近日，中国科学院合肥物质科学研究院 (HFIPS)的韩运成教授和湖北科技学院的熊厚华教授领导的研究小组提出了一种新的⁹⁹Mo生产设计方案。

他们引入的亚临界包层系统(SBS)组件由低浓缩铀(LEU)溶液提供燃料，并由压缩氘-氘(D-D) 气动磁镜聚变中子源(GDT-FNS)提供动力。

该研究成果发表在《核科学与技术》杂志上。

最常用的诊断放射性同位素是锝-99m（^99mTc），它具有单光子发射计算机断层扫描(SPECT)的理想特性。然而，^99mTc (T_1/2=6h)的生产依赖于其母体放射性核素钼-99 (⁹⁹Mo, T_1/2=66h)，主要的生产路径为研究反应堆和加速器。基于加速器的方法倾向于使用氘-氚(D-T)中子源，但由于氚的高成本和其具有挑战性的操作而受到阻碍。

本研究提出了一种低浓缩铀(LEU)亚临界包层系统(SBS)，该系统由带有1.0×10¹⁴n/s D-D气动磁镜聚变中子源（GDT-FNS）驱动，可作为一种颠覆性的生产⁹⁹Mo的新方法。GDT-FNS提供了显著的高中子强度，也是该工艺的关键优势。

研究人员进行了广泛的基于蒙特卡洛方法对产⁹⁹Mo包层进行了中子学分析，包括对包层次临界倍增因子（ks）计算、铀浓度优化设计、反射层及屏蔽层优化设计、中子通量密度分布、核热分布以及 ⁹⁹Mo生产能力分析等。

研究结果表明，所设计的聚变中子源驱动产⁹⁹Mo包层满足核临界安全设计要求（ks<0.97），且保持较高的99Mo生产能力。

当产⁹⁹Mo包层角度固定在100°扇面（5π/18）时，稳定运行24小时可生产约157居里（Ci）的⁹⁹Mo。为了获得更高的⁹⁹Mo产量，可同时配置2个或3个SBSs。

团队成员曾秋孙说：“该方案具有生产效率高、核废物少、成本低、可同时生产多种医用同位素等优点，具有很好的应用前景。“

实施这一新方法可带来潜在的社会经济影响，有望满足日益增长的⁹⁹Mo需求，从而解决全球医疗诊断和治疗的关键需求。

该项研究得到了安徽省自然科学基金、中国科学院国际伙伴计划等项目资助。

GDT-FNS驱动的LEU溶液SBS原理图 (图片来源:曾秋孙)

SBS ⁹⁹Mo生产模型(扇面为5π/18)结构示意图 (图片来源:曾秋孙)