ORNL開發(fā)3D打印智能追蹤器包裝，增強(qiáng)放射性物質(zhì)運(yùn)輸?shù)陌踩��?/a>

導(dǎo)讀：在醫(yī)療領(lǐng)域，放射治療通常涉及放射性同位素和其他放射性物質(zhì)，這些物質(zhì)可以有效地靶向并摧毀癌細(xì)胞。然而，在運(yùn)往醫(yī)療中心的途中，這些物質(zhì)可能會(huì)被攔截并用于其他目的，安全性難以得到保證。

2025年4月22日，南極熊獲悉，來自美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）的研究人員開發(fā)了一種先進(jìn)的智能追蹤技術(shù)：利用 3D 打印技術(shù)打造安全包裝，并內(nèi)置電子設(shè)備對放射性物質(zhì)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控，用于提高放射性物質(zhì)運(yùn)輸?shù)陌踩�性�?/div>

△ORNL先進(jìn)的追蹤技術(shù)可以提高其同位素運(yùn)輸?shù)陌踩�性。圖片來源：Alonda Hines/ORNL，美國能源部

運(yùn)輸放射性物質(zhì)的一大挑戰(zhàn)是如何追蹤包裹。想象一下通過郵件寄送一個(gè)箱子。每個(gè)包裹都會(huì)收到一個(gè)追蹤號(hào)碼，用于顯示從寄件人到郵遞服務(wù)商（希望是最終收件人）的轉(zhuǎn)移。包裹送達(dá)后，追蹤停止，收件人可以使用箱子里的物品。

Mingyan Li說道：“我們正在與橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）的同事合作，他們精通核包裝和先進(jìn)制造工藝，致力于尋找最可靠的核材料和放射性物質(zhì)運(yùn)輸方法�！拔覀冋�在研究如何讓智能技術(shù)在整個(gè)運(yùn)輸過程中始終伴隨包裝。這確保了即使包裹從制造商到運(yùn)輸服務(wù)商再到最終收貨人，也能始終保持跟蹤和監(jiān)控�！�

項(xiàng)目名為“關(guān)鍵能源運(yùn)輸智能包裝”（SPaCES），通過采用3D打印技術(shù)構(gòu)建包裝結(jié)構(gòu)，從而降低篡改的可能性。從材料放入包裝開始，包裝就受到監(jiān)控，并一直追蹤到材料被取出進(jìn)行處理為止。

ORNL 的燃料循環(huán)核工程師Kunal Mondal 表示：“ORNL 擁有世界一流的先進(jìn)制造設(shè)施，這對于與需要自行制造材料的研究人員合作來說是一個(gè)有利的條件�！� Mondal 的團(tuán)隊(duì)與 Li 的團(tuán)隊(duì)合作，找到了能夠與電子設(shè)備良好兼容的包裝材料，同時(shí)又符合國家關(guān)于放射性物質(zhì)運(yùn)輸?shù)囊?guī)定。

Mondal于2023年加入橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室，致力于利用先進(jìn)制造技術(shù)打造智能核運(yùn)輸容器。先進(jìn)制造技術(shù)旨在提升制造工藝，以達(dá)到預(yù)期效果。這包括打造更堅(jiān)固的材料，并改進(jìn)材料的制造工藝。當(dāng)這些材料用于3D打印或在極端溫度和壓力下鍛造時(shí)，最終包裝在安全可靠地運(yùn)輸放射性物質(zhì)方面，在全國范圍內(nèi)的運(yùn)輸中，總體上更加有效。

瑞安·卡凱寧（Ryan Karkkainen）是一位專門研究核材料包裝的高級研究員，也是蒙達(dá)爾的同事。他于2023年加入橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL），負(fù)責(zé)測試用于核材料包裝的新材料。作為一名機(jī)械工程師，他曾為美國陸軍和一家知名的美國汽車公司進(jìn)行材料結(jié)構(gòu)分析。現(xiàn)在，他正在思考核材料包裝可能遇到的情況，例如掉落、擠壓或被擊中。

多年來，ORNL的研究人員一直在探索將智能技術(shù)融入核包裝的方法。核材料包裝工程師團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人奧斯卡·馬丁內(nèi)斯（Oscar Martinez）認(rèn)為，普通家用電器中的智能技術(shù)也可以用來增強(qiáng)放射性包裝的安全性。

△ORNL利用先進(jìn)的增材制造方法，利用3D打印技術(shù)為Framatome沸水反應(yīng)堆燃料組件定制了槽型緊固件

馬丁內(nèi)斯說：“每年有三百萬批危險(xiǎn)和放射性物質(zhì)的運(yùn)輸。我們已經(jīng)進(jìn)行過多次安全測試，但在安全方面，包裝上有什么可以保護(hù)它免受攻擊呢？”他的團(tuán)隊(duì)通過采用增材制造技術(shù)生產(chǎn)包裝，包括傳感器，以便在出現(xiàn)安全威脅時(shí)進(jìn)行跟蹤、保護(hù)并通知當(dāng)局。

Mingyan Li的團(tuán)隊(duì)還致力于確保電子設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接安全，避免黑客攻擊。數(shù)據(jù)通過云端傳輸?shù)街笓]中心，使用的是橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的 T-STAR技術(shù)。貨物在運(yùn)往目的地的過程中，只有真正需要知道位置的人才能知道，從而避免了包裹丟失或延誤的可能性，并確保包裹能夠被妥善接收。

△手提箱中的 T-STAR 系統(tǒng)

增材制造和網(wǎng)絡(luò)安全是ORNL尋求提高放射性物質(zhì)運(yùn)輸安全性的兩種方式。在發(fā)表于《國際先進(jìn)核反應(yīng)堆設(shè)計(jì)與技術(shù)雜志》的一篇題為“Advancedmanufacturing technologies for enhancing security in nuclear and radiologicalmaterials transport”論文中，Mondal及其合著者還討論了在運(yùn)輸過程中使用機(jī)器人移動(dòng)放射性物質(zhì)以減少工人的輻射暴露，以及利用數(shù)據(jù)分析找到兼顧強(qiáng)度、耐用性和功能的合適包裝組件組合。

Mingyan Li期待著看到她的團(tuán)隊(duì)的想法在與實(shí)驗(yàn)室同事的合作下得以實(shí)現(xiàn)。她說道：“我很高興看到我們的工作能夠加強(qiáng)核運(yùn)輸安全，這是一項(xiàng)可以轉(zhuǎn)移用于支持國家安全的技術(shù)�！�