在美國威斯康辛州中南部歷史悠久的小鎮詹斯維爾，有一座大型混凝土和鋼結構建筑正在建成，該建筑物名為Chrysalis。

1、鉬-99

Chrysalis將容納八臺中子發生器，初創公司SHINE Technologies將使用這些發生器生產鉬-99。

作為醫用放射性同位素锝-99的前體，鉬-99每年用于數千萬次診斷程序，主要用作放射性示蹤劑。

Chrysalis的核心將是高通量中子發生器，由SHINE的姊妹公司Phoenix提供。

加速器使用氘氚聚變過程產生中子，進而在含水低濃縮鈾靶(19.75%的鈾-235)中引發亞臨界裂變反應，產生鉬-99。

“據我所知，這將是人類有史以來對融合技術最大的有益利用，”SHINE的創始人兼CEO Greg Piefer說，“這對我們來說很令人興奮。”

Piefer說，運行時，Chrysalis每年將生產約2克鉬-99，足以治療約2000萬患者。

根據《科學美國人》(Scientific American)當年的一份報告，2017年，在北美，Tc-99m放射藥物的成本約為每劑20至25美元。

2、Chrysalis工廠

2016年2月，SHINE從核管理委員會(NRC)獲得了Chrysalis大樓的施工許可，該公司于2019年5月在43,000平方英尺的設施上破土動工。

NRC目前正在審查SHINE根據10 CFR 50《生產和利用設施的國內許可》運營生產設施的申請。

Piefer預計許可證將于2023年晚些時候頒發。

30年的經營許可證，將允許SHINE每周生產8200個6天居里的鉬-99。

6天居里是指鉬-99離開加工廠六天后剩余放射性的測量。

鉬-99的β衰變半衰期為66小時，因此必須不斷生產以滿足需求。

Piefer表示，SHINE預計產量將達到一半左右，但仍將滿足全球約40-50%的同位素需求。

運營許可證還允許SHINE每周生產多達2,000 Ci的氙-133和碘-131。

SHINE正在采用四階段的方法來擴大Chrysalis的運營，在前三階段，八個中子發生器(稱為輻照裝置)依次投入生產鉬-99，第四階段將增加氙和碘的生產。

Piefer表示，分階段的方法將使公司能夠最大限度地減少啟動復雜性，并在所有機組安裝之前開始運營。

他說：“安裝所有八個(輻照裝置)然后開始運行不是非常合理的。”

他補充說，公司將在大約一年內迅速完成所有裝置的各個階段安裝。

當SHINE于2019年向NRC提交其第50部分經營許可證申請時，預計將于2021年讓輻照裝置上線，并于2022年開始商業化生產鉬-99。

然而，這一時間表被推遲了三年之久。

盡管該公司仍預計第一階段建設將在5月前基本完成，但出于“高度謹慎和保守”的考慮，該公司于2022年4月要求NRC將該建筑的施工期限從2022年12月延長至2025年12月。

在要求延期時，SHINE注意到了設計和建造首個同類同位素生產設施的挑戰。

Piefer還將進度延誤歸因于新冠肺炎疫情。

他指出，特別是非施工人員在家工作，無法實時連接造成了困難。

與許多其他行業一樣，SHINE也受到供應鏈問題的困擾。

Piefer表示：“就關鍵供應鏈的成本和進度而言，即使是像配電盤、電線和管道這樣的簡單產品，也都受到了影響。這將東西推后，使它們變得更昂貴。”

3、鉬-99市場

滿足患者對鉬-99需求的挑戰已被廣泛報道。

此前，美國供應的大部分鉬-99是由加拿大國家研究通用反應堆生產的，該反應堆在2016年停止運行之前，生產了全球約40%的同位素供應量。

從那時起，大多數鉬-99由澳大利亞(OPAL)、比利時(BR-2)、波蘭(MARIA)、捷克(LVR-15)、荷蘭(HFR)和南非(SAFARI-I)的研究反應堆生產，其中許多反應堆自20世紀60年代以來一直在使用。

這使得供應面臨因意外事件而中斷的風險。

2022年1月，在反應堆束流管冷卻系統中檢測到水泄漏，影響了鉬-99和镥-177的生產后，HFR關閉，其生產的鉬-99約占全球供應量的60%。

2022年10月，機械故障導致比利時BR-2計劃重啟推遲，也導致鉬-99和碘-131短缺。

為了確保鉬-99在國內的可靠供應，同時也減少對高濃縮鈾使用的擴散擔憂，美國國會于2012年通過了《美國醫用同位素生產法》，美國國家核安全局與私營公司簽訂了50/50成本分擔合作協議，以支持使用低濃縮鈾生產鉬-99。

NNSA目前與SHINE以及位于威斯康星州的NorthStar Medical放射性同位素公司簽訂了合作協議。

NorthStar目前通過在密蘇里大學研究反應堆輻照和處理鉬-98靶(中子捕獲)，在不使用鈾的情況下生產鉬-99。

去年11月，該公司完成了一個新設施的建設，該設施將使用電子束加速器來誘導濃縮鉬-100的光嬗變(中子敲除)。

與此同時，Niowave使用低濃縮鈾改進的Cintichem工藝從裂變鈾靶中收獲和純化鉬-99。

在美國以外，BWX Technologies的子公司BWXT Medical正在與安大略發電公司合作，在加拿大安大略省的達林頓核電站生產鉬-99。

達林頓核電站

運行后，它將是世界上唯一的商用動力反應堆鉬-99來源。

BWXT的方法不是使用鈾作為起始材料，而是輻照天然鉬靶，通過中子捕獲產生鉬-99。

鉬-99將用于該公司的專利Tc-99m發生器，該發生器目前正在接受美國食品和藥物管理局的審查。

對于Piefer而言，SHINE利用低濃縮鈾生產鉬-99的聚變裂變方法優于使用嬗變的方法。

他說：“從與我們的客戶交談中可以明顯看出，鉬的具體活性很重要。當你開始使用鉬-98時，你的起始材料很少轉化為最終產品。”

由于鈾與鉬的化學性質不同，Piefer表示，將所有源材料剝離并分離出裂變產生的鉬-99，比試圖從化學性質相同的鉬-98中提取鉬-99更容易。

根據Piefer的說法，嬗變產生的稀釋成品比裂變產生的鉬-99少10,000倍。

同樣，Piefer表示，通過使用其中子發生器，該公司避免了建造常規裂變反應堆的高昂成本。

他說：“與新反應堆相比，由于采用了基于聚變的發動機，我們的資本成本要低得多。我們相信我們的運營成本會相應降低。我們還沒有證明這一點。但根據我們的模型，運營成本應該比反應堆低。”

Piefer補充道，SHINE的系統預計會比常規反應堆產生更少的放射性廢物。

4、下一階段

對于被高盛評為2022年最杰出企業家之一的Piefer來說，SHINE的未來不僅僅與鉬-99和其他醫用放射性同位素的生產有關。

該公司已經開始了四個階段的聚變能源生產之旅。為了反映其業務范圍的擴大，該公司去年將名稱從SHINE Medical Technologies更名為SHINE Technologies。

SHINE已經完成了其目標的第一階段：在無損中子放射中商業化使用Phoenix的聚變中子發生器，該公司正在實現擴大醫用同位素生產規模的第二階段。

第三階段涉及使SHINE的化學分離能力，適應高放射性廢物的大規模回收。

Piefer更傾向于使用“回收”一詞而非“再處理”一詞，他表示，作為根據《美國聯邦法規》第10篇第50部分獲得許可的設施，Chrysalis將配備處理廢舊核燃料的分離和回收的設備。

隨著SHINE技術的進步，該公司計劃通過聚變過程實現核廢料的大規模轉化，從而減輕長壽命同位素的負擔。

Piefer說：“我們相信，基于我們創造的商業模式，我們可以擴展到(核)廢物領域，并使其成為一項有利可圖的投資。”。

最后一個階段，是在前幾個階段的商業成功基礎上產生核聚變能。

然而，Piefer承認，聚變能的實現可能還有很長的路要走。

“當我審視人類的未來100年，但當我思考未來1,000年或10,000年時，我很清楚，在這些時間框架內，聚變將發揮主導作用。我想盡我的一份力量，現在就把它提上臺面。”

Piefer在威斯康星大學麥迪遜分校(University of Wisconsin–Madison)的杰拉爾德·庫爾辛斯基(Gerald Kulcinski)教授的指導下學習時，開始了解商業聚變發電所面臨的挑戰。

Piefer說，正是庫爾辛斯基讓他思考了聚變的實際用途，而不是發電。

他說：“庫爾辛斯基有這樣一個想法，那就是你可能會在不久的將來用聚變做一些事情，這真的引起了我的共鳴。”

“當時的想法是，如果你能利用聚變的一些短期用途，你將為社會提供價值。”

Piefer指出，SHINE的目標是繼續降低其產生的中子的成本，同時增加這些中子在市場上的使用。

他將其與特斯拉(Tesla)的商業模式進行了比較，該公司首先生產昂貴的Model S，然后努力提高其生產電動汽車的熟練程度，通過提供更實惠的Model 3來擴大其市場份額。

“隨著你越來越熟練，越來越便宜，越來越多的人能夠負擔得起，公司也會變得更大。這就是我們正在努力做的。”

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