- 美國恢復國內穩定同位素濃縮能力，結束三十年依賴海外供應。
- 新技術將提高穩定同位素的生產效率，支持醫療和量子計算需求。
- 新設施將於未來幾年內運行，進一步擴大生產能力。
- 美國過去主要依賴多國進口穩定和放射性同位素。
美國在經過三十年的依賴海外供應商之後，首次恢復了國內穩定同位素濃縮能力，這一切得益於對其同位素基礎設施的現代化改造。這項努力基於田納西州橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的開創性發展，並由美國能源部（DOE）科學辦公室同位素研究及生產（IRP）計劃主導。這項倡議恢復了在 1996 年國家二戰時期的卡路特濃縮器退役後失去的能力，並引入了幾種性能超過舊有系統的新濃縮技術。
根據 ORNL 的説法，這一擴展還支持了更具韌性的國內供應鏈。加強的供應將有助於確保獲得用於癌症治療、醫學影像、半導體製造和量子計算的關鍵同位素。
新技術提升同位素生產
新同位素技術方面，工程師們對 ORNL 開發的電磁同位素分離（EMIS）和氣體離心同位素分離（GCIS）技術進行了優化。根據 ORNL 的説法，現代 EMIS 設備可以在一次生產運行中同時分離和濃縮單一元素的多個同位素。這將使美國能夠更高效地生產更廣泛的高影響力穩定同位素。例如，單次濃縮運行可以常規性地生產用於製造 177 鋥（Lu-177）的前驅物 176 釔。Lu-177 是一種經 FDA 批准的同位素，用於靶向癌症療法。
在同一過程中，研究人員還能回收 171 釔，該同位素用於原子鐘和量子計算研究。實驗室還展示了其他戰略性關鍵同位素的生產，包括 76 鍺和 28 矽，這些同位素在量子信息科學和先進半導體技術中越來越受到重視。
此外，EMIS 系統還生產專用的鎳同位素，這些同位素作為機場安全掃描儀和正電子發射斷層掃描（PET）影像的前驅物。這一濃縮過程將通過氣體離心同位素分離（GCIS）技術來補充，該程序優先生產 129 氙，這是一種穩定同位素，用於磁共振成像（MRI），幫助更精確地診斷肺部疾病。根據 ORNL 的説法，這兩個濃縮平台將使 DOE 能夠提供更廣泛的穩定同位素組合。此外，這些技術將減少美國對外國生產商的長期依賴。
幾十年來，美國主要依賴中國、南非、加拿大、比利時和荷蘭等國進口許多穩定和放射性同位素。
擴大生產的未來計劃
為了進一步擴大生產，穩定同位素生產與研究中心的建設正在橡樹嶺進行中。該設施預計將於 2028 年開始分階段運行，並有望顯著提高全國的同位素生產能力。「為了最大化這一大規模擴展的效率，ORNL 正在將人工智能、機器學習和先進自動化技術整合到濃縮操作和處理化學中，」DOE 官員指出。除了製造同位素外，ORNL 還負責國家穩定同位素儲藏庫，並與大學、國家實驗室及私營行業合作，培訓未來同位素生產所需的勞動力。
「自 1998 年退役歷史悠久的二戰卡路特濃縮器以來，美國一直缺乏規模化的國內穩定同位素濃縮能力，」DOE 在一份新聞稿中表示。「今天，這一能力又回到了美國。」
美國穩定同位素生產的戰略意義
美國恢復穩定同位素生產能力具有重要的戰略意義。這不僅能減少對外國供應商的依賴，還能確保關鍵技術和醫療應用的穩定供應。隨著新技術的引入，美國將能更高效地生產多種同位素，支持量子計算、醫療影像及癌症治療等領域的發展。未來的擴展計劃和新設施的建設，將進一步加強國內供應鏈的韌性，對於提升國家科技實力和應對全球競爭具有深遠影響。