วิธีการใหม่ในการผลิตไอโซโทปรังสีทางการแพทย์ได้ก้าวผ่านหลักชัยขั้นแรกไปแล้ว ด้วยการให้เป้าหมายสัมผัสกับลำแสงอิเล็กตรอนที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าที่พบในแกนกลางของดวงอาทิตย์หลายลำดับ ความสำเร็จนี้ปูทางไปสู่วิธีการผลิตไอโซโทปรังสีทางเลือกโดยใช้เครื่องเร่งอิเล็กตรอนที่ไม่ต้องใช้ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะและผลิตกากนิวเคลียร์เพียงเล็กน้อย
ไอโซโทปรังสี
ทางการแพทย์เป็นนิวไคลด์รังสีที่แพร่กระจายได้ซึ่งปล่อยรังสีแกมมาซึ่งสามารถตรวจพบได้ในร่างกายด้วยกล้องแกมมาทางการแพทย์ มีการใช้ในขั้นตอนการตรวจวินิจฉัยหลายสิบล้านรายการต่อปี ทำให้เป็นไอโซโทปรังสีทางการแพทย์ที่ใช้กันมากที่สุดในโลก 99m Tc เกิดจากการสลายตัวของนิวไคลด์
โมลิบดีนัม-99 ( 99 Mo) ซึ่งเป็นนิวไคลด์แม่ของมัน ซึ่งมาจากผลผลิตฟิชชันที่สร้างขึ้นในเป้าหมายยูเรเนียม-235 ที่ฉายรังสีนิวตรอนในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ปัจจุบัน 99 Mo ส่วนใหญ่ผลิตจากยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูงที่เครื่องปฏิกรณ์วิจัยนิวเคลียร์ 5 เครื่องทั่วโลก ปริมาณที่น้อยกว่านั้นผลิตจากยูเรเนียม
เสริมสมรรถนะต่ำในเครื่องปฏิกรณ์อย่างน้อยสามเครื่อง แต่การพึ่งพาเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์นี้สร้างปัญหาในตัวมันเอง เนื่องจากหลายเครื่องมีอายุมากขึ้นและไม่สามารถผลิตได้ทันกับความต้องการกำลังเร่งการผลิตแนวคิดทางเลือกและแนวคิดที่ไม่ต้องใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ กำลังได้รับการพัฒนาโดย
โครงการSMARTซึ่งเป็นความร่วมมือระหว่างประเทศที่นำ( IRE ) และยังรวมถึงบริษัท ของเนเธอร์แลนด์ แนวคิดคือการผลิต99โมโดยการฉายรังสีโมลิบดีนัม-100 ที่ไม่มีกัมมันตภาพรังสี ( 100โม) ด้วยลำแสงเร่งอิเล็กตรอนที่เข้มข้น แนวทางนี้ไม่ต้องการยูเรเนียมเสริมสมรรถนะและแทบไม่ก่อให้เกิด
กากกัมมันตภาพรังสีที่มีอายุยืนยาวเลย ASML เดิมศึกษาลำแสงอิเล็กตรอนแบบเร่งสำหรับใช้ในเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระเพื่อสร้างแสงอัลตราไวโอเลตมากสำหรับการใช้งานพิมพ์หิน จากนั้นบริษัทตระหนักว่า ตรงกันข้ามกับเครื่องเร่งอิเล็กตรอนในปัจจุบัน เทคโนโลยีของบริษัทสามารถปรับขนาด
ให้ตรงตาม
ข้อกำหนดที่จำเป็นสำหรับการผลิตไอโซโทปรังสีขนาดใหญ่ได้ โครงการ SMART มีเป้าหมายที่จะเปลี่ยนแนวคิดนี้ให้กลายเป็นโรงงานผลิตเชิงพาณิชย์ เนื่องจากเครื่องเร่งอิเล็กตรอน SMART ยังอยู่ในระหว่างการพัฒนา นักวิจัยจึงจำเป็นต้องผ่านขั้นตอนการออกแบบที่สำคัญหลายประการ
หนึ่งในนั้นคือการแสดงให้เห็นว่าเป้าหมาย100 Mo ของพวกเขาสามารถทนต่อการฉายรังสีที่มีความเข้มมากเป็นเวลานานได้ การทดสอบดำเนินการในระดับ 1:1000 เปรียบเทียบกับขนาดที่ตั้งใจไว้สำหรับ การผลิต 99โม โดยใช้ เครื่องเร่งอิเล็กตรอนตัวนำยิ่งยวดรู้สึกถึงความร้อนในระหว่างการทดสอบนี้
ทีมงานได้สัมผัสกับเป้าหมายโมลิบดีนัมขนาดมิลลิเมตรกับลำแสงอิเล็กตรอนขนาด 30 กิโลวัตต์ที่มีความเข้มข้นสูงเป็นเวลา 115 ชั่วโมงติดต่อกัน ซึ่งเป็นเวลาที่จำเป็นสำหรับการผลิตไอโซโทป อุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดของการเปิดรับแสงมากเช่นนี้คือ เป้าหมายจะระเหยภายในมิลลิวินาทีหากไม่ระบายความร้อน
อย่างเหมาะสม
ด้วยอุณหภูมิที่อยู่ระหว่าง 200 ถึง 600 °C การใช้น้ำเพื่อระบายความร้อนจึงไม่ใช่ทางเลือก อีกทั้งแก๊สไม่สามารถขจัดความร้อนได้เร็วพอ นักวิจัยหันไปหาโลหะเหลวแทน ข้อได้เปรียบของโลหะเหลวคือความจุความร้อนจำเพาะสูงและค่าการนำไฟฟ้า ซึ่งทำให้มีประสิทธิภาพในการกำจัดความร้อนสูง
ทีมงานเลือกโซเดียมเหลวเป็นสารหล่อเย็นเนื่องจากใช้ไปแล้วในการใช้งานนิวเคลียร์อื่นๆ แม้ว่าจะนำความท้าทายมาให้ก็ตาม โซเดียมทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับอากาศและน้ำและสามารถละลายโลหะอื่นได้ นอกจากนี้ยังเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง และหากชิ้นส่วนสำคัญบางส่วนในระบบทำงานผิดปกติ
กล่าวถึงความท้าทายที่รวบรวมสาขาวิชาต่างๆ ไว้ด้วยกัน: “ไม่เพียงแต่โซเดียมเหลวเท่านั้นที่ท้าทายอย่างยิ่งที่จะทำงานด้วย แต่ยังใช้ในสภาวะที่รุนแรงที่สุดแห่งหนึ่งที่เราสามารถผลิตได้บนโลก” เขาชี้ให้เห็นว่าความหนาแน่นของพลังงานที่สะสมอยู่ในเป้าหมายนั้นสูงกว่าที่ผลิตในแกนกลางสุริยะถึง 9 คำสั่ง
พร้อมเสริมว่าสภาพแวดล้อมการแผ่รังสีเทียบได้กับที่ได้รับจากผนังภาชนะปฏิกรณ์ในโรงงานนิวเคลียร์ในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา แต่ส่งมาใน เพียงห้าวันแม้ว่าการทดสอบจะทำโดยลดขนาดเป้าหมายลง แต่การทดลองก็บรรลุความหนาแน่นของพลังงานตามที่ตั้งใจไว้ ขั้นตอนต่อไปจะเกี่ยวข้องกับการปรับขนาด
ตามสัดส่วนอุตสาหกรรมขั้นสุดท้าย โครงการ SMART ได้กำหนดการออกแบบของโรงงานขั้นสุดท้าย รวมถึงลักษณะเฉพาะสำหรับเป้าหมาย สภาพแวดล้อม และการทำความเย็น ตลอดจนระบบที่ประมวลผลเป้าหมายที่ได้รับการฉายรังสี สมาคมระหว่างประเทศหวังว่าภายในปี 2571 จะมีโรงงานผลิต
ไอโซโทปรังสีสำหรับโรงพยาบาลทั่วโลกจะทำให้ท่อเย็นลงและอุดตัน เป็นอันตรายต่อกระบวนการทั้งหมด อย่างไรก็ตาม จากการทดสอบแสดงให้เห็นว่าโซเดียมเหลวเป็นสารหล่อเย็นที่มีประสิทธิภาพสำหรับงานนี้ เป้าหมายรอดชีวิตจากรังสีที่รุนแรงติดต่อกันห้าวัน
แอปพลิเคชั่นแรกการวิจัยชี้ให้เห็นว่าซอฟต์แวร์ลดข้อผิดพลาดสามารถมีบทบาทสำคัญในการสร้างแอปพลิเคชันระยะใกล้สำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม ในปีเดียวกับที่ Q-CTRL ก่อตั้งขึ้น นักวิทยาศาสตร์ ในวอชิงตัน สหรัฐอเมริกา และ ETH Zurich ในสวิตเซอร์แลนด์ ได้ตรวจสอบจำนวนของ qubits
ที่จำเป็นในการจำลองพฤติกรรมของเอนไซม์ที่เรียกว่า แบคทีเรียใช้เอนไซม์นี้เพื่อสร้างแอมโมเนียโดยตรงจากไนโตรเจนในบรรยากาศ หากมนุษย์สามารถเข้าใจกระบวนการนี้ดีพอที่จะทำซ้ำได้ รอยเท้าคาร์บอนที่เกี่ยวข้องกับการผลิตปุ๋ยไนโตรเจนจะลดลง ข่าวดีจากทีม นั่นคือคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ปราศจากข้อผิดพลาดจะต้องใช้เพียง 100 คิวบิตหรือมากกว่านั้นในการจำลองปฏิกิริยา
แนะนำ ufaslot888g
