ORNL先进的追踪技术可以提高其同位素运输的安全性。图片来源：Alonda Hines/ORNL，美国能源部
每日，众多癌症患者前往医疗机构接受治疗，以减轻或缓解这一毁灭性疾病。治疗过程中常需使用放射性同位素及其他放射性物质，这些物质能精准靶向并摧毁癌细胞。然而，在运往医疗中心的途中，这些物质存在被拦截并用于其他目的的风险。为此，美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)的专家正致力于研究更安全的运输方法，确保物质顺利抵达目的地。
运输放射性物质的一大挑战在于包裹追踪。想象通过邮件寄送一个箱子，每个包裹均配备追踪号码，显示从寄件人到邮递服务商(理想情况下为最终收件人)的转移过程。包裹送达后，追踪终止，收件人即可使用箱内物品。
ORNL网络研究人员Sam Hollifield与Mingyan Li共同领导了一项项目，旨在将电子设备集成至放射性物质追踪系统中。李表示：“我们正与ORNL精通核包装及先进制造工艺的同事合作，寻求最可靠的核材料与放射性物质运输方法。我们致力于让智能技术全程伴随包装，确保从制造商到运输服务商，再到最终收货人，包装始终处于跟踪与监控之下。”
该项目名为“关键能源运输智能包装”(SPaCES)，采用3D打印技术构建包装结构，降低篡改风险。从材料放入包装起，包装即受监控，直至材料被取出处理。
ORNL燃料循环核工程师Kunal Mondal指出：“ORNL拥有世界一流的先进制造设施，这对与需自行制造材料的研究人员合作极为有利。”Mondal团队与Li团队合作，找到了与电子设备兼容且符合国家放射性物质运输规定的包装材料。
Mondal于2023年加入ORNL，致力于利用先进制造技术打造智能核运输容器。先进制造技术旨在提升制造工艺，包括打造更坚固的材料及改进材料制造工艺。这些材料用于3D打印或在极端温度和压力下锻造时，最终包装在安全可靠地运输放射性物质方面，总体上更加有效。
Ryan Karkkainen作为专门研究核材料包装的高级研究员及Mondal的同事，于2023年加入ORNL，负责测试核材料包装新材料。作为一名机械工程师，他此前曾为美国陆军和一家知名美国汽车公司进行材料结构分析。现在，他正思考核材料包装可能遭遇的情况，如掉落、挤压或被击中。
多年来，ORNL研究人员一直探索将智能技术融入核包装的方法。核材料包装工程师团队负责人Oscar Martinez认为，普通家用电器中的智能技术也可用于增强放射性包装的安全性。
Martinez表示：“每年有三百万批危险和放射性物质运输。我们已进行多次安全测试，但在安全方面，包装上有什么可以保护它免受攻击呢?”他的团队正实施增材制造技术，包括传感器，以便在出现安全威胁时进行跟踪、保护并通知当局。
Li的团队还致力于确保电子设备的网络连接安全，防止黑客攻击。数据通过云端传输至指挥中心，使用的是ORNL开发的T-STAR技术。货物在运往目的地过程中，仅真正需要知道位置的人才能获取信息，从而避免包裹丢失或延误，并确保包裹妥善接收。
增材制造和网络安全是ORNL寻求提高放射性物质运输安全性的两种方式。在发表于《国际先进核反应堆设计与技术杂志》的一篇论文中，Mondal及其合著者还讨论了在运输过程中使用机器人移动放射性物质以减少工人辐射暴露，以及利用数据分析找到兼顾强度、耐用性和功能的合适包装组件组合。
Li期待看到团队想法在与实验室同事的合作下得以实现。“我很高兴看到我们的工作能加强核运输安全，”李女士表示，“这是一项可转移用于支持国家安全的技术。”
