మెడికల్ ఐసోటోప్‌లకు 20% కంటే తక్కువ యురేనియం సుసంపన్నం అవసరం

5

ప్రకృతిలో రేడియోధార్మిక మూలకాలు రాళ్ళు, నేల, నీరు మరియు జీవులలో ఉన్నాయి, వీటిని సహజంగా సంభవించే రేడియోధార్మిక పదార్థాలు (NORM) అంటారు. వీటిలో భూమి ఏర్పడినప్పటి నుండి ఉన్న ప్రిమోర్డియల్ రేడియోన్యూక్లైడ్‌లు ఉన్నాయి – యురేనియం (U238, U-235), థోరియం (Th232), మరియు పొటాషియం-40 (K40, అరటి వంటి సాధారణ ఆహారాలతో సహా అన్ని మొక్కలు మరియు జంతువులలో ఉంటుంది), మరియు రేడియోధార్మిక క్షయం రేడియం (Ra-2 noble radium (Ra-2 గ్యాస్ మరియు 226), రుబిడియం-87, మరియు కార్బన్-14 (C-14) కాస్మిక్ కిరణాల ద్వారా ఏర్పడతాయి.

C-14 అన్ని సేంద్రీయ జీవితంలో ఉనికిలో ఉంది మరియు ఇది 5,730 సంవత్సరాల అర్ధ-జీవితాన్ని కలిగి ఉన్నందున, ~60,000 సంవత్సరాల వయస్సు వరకు ఒకసారి జీవించే సేంద్రీయ పదార్థాల కార్బన్ డేటింగ్‌లో ఉపయోగించబడుతుంది. యురేనియం రేడియం మరియు చివరికి స్థిరమైన సీసానికి దారితీసినందున, ఈ మూలకాలు నిరంతరం క్షీణిస్తూ ఉంటాయి, క్షయం గొలుసులో ఇతర రేడియోధార్మిక పదార్థాలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. క్యాన్సర్ నిర్ధారణ, మెడికల్ ఇమేజింగ్ మరియు ఇండస్ట్రియల్ ట్రేసర్‌ల కోసం ముఖ్యమైన రేడియో ఐసోటోప్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి ప్రత్యేక పౌర పరిశోధన రియాక్టర్‌లకు 20% కంటే తక్కువ సుసంపన్నమైన యురేనియం అవసరం.

ఫిస్సైల్, మరియు సారవంతమైన ఐసోటోపులు: విప్లవాత్మకమైన 3-దశల భారతీయ అణుశక్తి కార్యక్రమానికి రేడియోధార్మిక ప్లూటోనియం వ్యర్థాల అవసరాలతో సారవంతమైన థోరియంను ఉపయోగిస్తున్నందున తక్కువ ఫిస్సైల్ U-235 అవసరం.

• U-238 మరియు థోరియం-232 అణు చైన్ రియాక్షన్‌ని సొంతంగా కొనసాగించలేనందున అవి విచ్ఛిత్తి కాదు, కానీ అవి ఫిస్సైల్ ప్లూటోనియం-239 లేదా యురేనియం-233గా మార్చబడతాయి కాబట్టి సారవంతమైనవి.
• పాత్-బ్రేకింగ్ భారతీయ మూడు-దశల అణుశక్తి కార్యక్రమం దశ 1లో ఫిస్సైల్ యురేనియం-233 ఇంధనంతో కూడిన PHWRలను ఉపయోగిస్తుంది (భారతదేశంలో 22 రియాక్టర్లు); దాని రేడియోధార్మిక వ్యర్థమైన ఫిస్సైల్ ప్లూటోనియం-239 మరియు సారవంతమైన థోరియం-232 తరువాత ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్ (FBRs)లో దశ 2 (కల్పాక్కం PFBR)లో ఫిస్సైల్ యురేనియం-233ని ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు, ఇది చివరికి థోరియం-232తో ఉపయోగించబడుతుంది. రేడియోధార్మిక వ్యర్థ పదార్థాలలో దాదాపు 97% రీసైకిల్ చేస్తుంది మరియు ప్రతి దశలో స్వచ్ఛమైన శక్తిని అందిస్తుంది.
• చివరి 3% వ్యర్థాలు గాజులో (విట్రిఫికేషన్) స్థిరీకరించబడతాయి మరియు లోతైన భౌగోళిక పారవేయడం సౌకర్యాలలో నిల్వ చేయబడతాయి. సీసియం-137 మరియు Yttrium-90 వంటి కొన్ని అధిక-స్థాయి వ్యర్థాలు, కొన్ని క్యాన్సర్‌లకు బ్రాకీథెరపీ (అంతర్గత రేడియేషన్ థెరపీ) మరియు రేడియోఎంబోలైజేషన్ (SIRT)లో ఉపయోగించడం కోసం PHWR ఖర్చు చేసిన ఇంధన రీప్రాసెసింగ్ నుండి తిరిగి పొందబడతాయి.

సుసంపన్నమైన యురేనియం: యురేనియం-235ను సుసంపన్నం చేయడం వల్ల న్యూట్రాన్‌లను నెమ్మదింపజేయడానికి సాధారణ (తేలికపాటి) నీటిని మోడరేటర్‌గా ఉపయోగించడాన్ని అనుమతించడం ద్వారా ఎక్కువ సాంకేతిక సామర్థ్యాన్ని అనుమతిస్తుంది. సుసంపన్నత లేకుండా, రియాక్టర్‌లకు సాధారణంగా భారీ నీరు లేదా అధిక స్వచ్ఛత గ్రాఫైట్ (ఉదా, CANDU రియాక్టర్) వంటి సంక్లిష్టమైన మోడరేటర్‌లు అవసరమవుతాయి.

• ప్రస్తుత వాణిజ్య రియాక్టర్లలో తక్కువ-సంపన్నమైన యురేనియం-235 (LEU) 3-5% ఇంధనం ఉపయోగించబడుతుంది.
• LEU+ (5% నుండి 10%) ఇప్పటికే ఉన్న పవర్ ప్లాంట్‌లకు ఇంధనం నింపడం మధ్య సమయాన్ని పొడిగించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.
• హై-అస్సే లో-ఎన్‌రిచ్డ్ యురేనియం (HALEU) (15% నుండి 19.75%) ఆధునిక చిన్న మాడ్యులర్ రియాక్టర్‌లు (SMRలు) మరియు ఆధునిక పరిశోధన రియాక్టర్‌ల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది, ఎందుకంటే ఇది చిన్న రియాక్టర్ డిజైన్‌లు మరియు అధిక సామర్థ్యాన్ని అనుమతిస్తుంది.
• 20% లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ఉన్న హై-ఎన్‌రిచ్డ్ యురేనియం (HEU) ప్రధానంగా అణ్వాయుధాలలో (తరచుగా 90% లేదా అంతకంటే ఎక్కువ), అంతరిక్ష-నియంత్రిత నౌకాదళ ప్రొపల్షన్ మరియు అంతరిక్ష రియాక్టర్‌లలో మరియు పరిశోధన మరియు వైద్య ఐసోటోప్ ఉత్పత్తి కోసం ప్రపంచవ్యాప్తంగా దాదాపు 74 లెగసీ రియాక్టర్‌లలో ఉపయోగించబడుతుంది, ఇక్కడ HEU వినియోగం తగ్గుతోంది.
• 20% అనేది కీలకమైన థ్రెషోల్డ్, అంతకు మించి 90% (క్లిష్టమైన ద్రవ్యరాశి)కి సులభతరం చేయడం సులభం మరియు వేగంగా సాధించడం మరియు బాంబును చిన్నదిగా, తేలికగా మరియు సులభంగా బట్వాడా చేస్తుంది. అందువల్ల, 20% కంటే ఎక్కువ సుసంపన్నం చేసే ప్రయత్నాలు తీవ్ర ఆందోళన కలిగించే విషయం మరియు పౌర వినియోగానికి అవసరమైన విధంగా సమర్థించబడదు.

మెడికల్ ఐసోటోప్‌లు: ఆరోగ్య సంరక్షణలో, డయాగ్నస్టిక్ ఇమేజింగ్ మరియు క్యాన్సర్ థెరపీ కోసం అనేక ఐసోటోప్‌లు ఉపయోగించబడతాయి. విచ్ఛిత్తి-ఉత్పత్తి ఐసోటోప్‌లు (మాలిబ్డినం-99, టెక్నీషియం-99మీ, అయోడిన్-131, జెనాన్-133, సమారియం-153) అణు రియాక్టర్‌లలో తక్కువ-సుసంపన్నమైన యురేనియం లక్ష్యాల విచ్ఛిత్తిపై ఆధారపడతాయి. అనేక వైద్య ఐసోటోప్‌లు సైక్లోట్రాన్‌లలో (PET ఐసోటోప్‌లు, థాలియం-201) లేదా యురేనియం కాని న్యూట్రాన్ యాక్టివేషన్ (కోబాల్ట్-60, లుటెటియం-177) ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి.

భారతదేశం ఐసోటోప్‌లు, ఆల్ఫా-ఉద్గార ఐసోటోప్‌లు (ఆక్టినియం-225 వంటివి) మరియు నిర్దిష్ట చికిత్సా రేడియోఫార్మాస్యూటికల్స్, ముఖ్యంగా నెదర్లాండ్స్, రష్యా మరియు యునైటెడ్ స్టేట్స్ నుండి ముఖ్యమైన దిగుమతిదారుగా మిగిలిపోయింది. 2030ల మధ్య నాటికి పూర్తి స్వయం సమృద్ధి మరియు సంభావ్య ఎగుమతి కోసం భారతదేశం విశాఖపట్నంలో కొత్త ప్రత్యేక రియాక్టర్ సదుపాయాన్ని నిర్మిస్తోంది.

• టెక్నీషియం-99m (Tc99m) అనేది ప్రపంచవ్యాప్తంగా అత్యధికంగా (సుమారు 80%) విస్తృతంగా ఉపయోగించే డయాగ్నస్టిక్ ఐసోటోప్.
• అయోడిన్-131 (I-131) థైరాయిడ్ క్యాన్సర్ మరియు హైపర్ థైరాయిడిజమ్‌ను చిత్రించడానికి మరియు చికిత్స చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.
• Xenon-133 (Xe-133) ఊపిరితిత్తుల వెంటిలేషన్ అధ్యయనాల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది.
• సమారియం-153 క్యాన్సర్ రోగులలో ఎముక నొప్పి నివారణకు ఉపయోగిస్తారు.
• థాలియం-201 కార్డియాక్ ఇమేజింగ్ కోసం ఉపయోగించబడుతుంది.
• PET స్కాన్‌ల కోసం PET ఐసోటోప్‌లు (గాలియం-68, ఫ్లోరిన్-18, కార్బన్-11, నైట్రోజన్-13, మరియు ఆక్సిజన్-15) ఉపయోగించబడతాయి.
• కోబాల్ట్-60 అనేది మెడికల్ డిస్పోజబుల్స్, ఫార్మాస్యూటికల్ డ్రగ్స్ మరియు బయోలాజికల్ మెటీరియల్స్, కొన్ని ఆహారాలు మరియు రేడియోథెరపీ కోసం గామా రేడియేషన్ స్టెరిలైజేషన్ కోసం ఉపయోగించబడుతుంది.
• లుటేటియం-177, యట్రియం-90, మరియు సీసియం-137లను లక్ష్య క్యాన్సర్ చికిత్స కోసం ఉపయోగిస్తారు.

పాత అత్యంత సుసంపన్నమైన యురేనియం నిల్వలు కూడా పౌరుల ఉపయోగం కోసం స్వచ్ఛత స్థాయిలను తగ్గించడానికి (లేదా “డౌన్ బ్లెండెడ్”) కరిగించబడుతున్నప్పుడు, వైద్య ఐసోటోప్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి 60% సుసంపన్నమైన యురేనియం అవసరమని పేర్కొంది, ప్రత్యేకించి ఈ మొత్తం శతాబ్దాల విలువైన పౌర అవసరాలు.

డాక్టర్ పిఎస్ వెంకటేష్ రావు కన్సల్టెంట్ సర్జన్, మాజీ ఫ్యాకల్టీ సిఎంసి (వెల్లూర్), ఎయిమ్స్ (న్యూఢిల్లీ), మరియు బెంగుళూరులో పాలిమత్, drpsvrao.com