ORNL先進的追蹤技術可以提高其同位素運輸的安全性。圖片來源：Alonda Hines/ORNL，美國能源部

每日，眾多癌癥患者前往醫療機構接受治療，以減輕或緩解這一毀滅性疾病。治療過程中常需使用放射性同位素及其他放射性物質，這些物質能精準靶向并摧毀癌細胞。然而，在運往醫療中心的途中，這些物質存在被攔截并用于其他目的的風險。為此，美國能源部橡樹嶺國家實驗室(ORNL)的專家正致力于研究更安全的運輸方法，確保物質順利抵達目的地。

運輸放射性物質的一大挑戰在于包裹追蹤。想象通過郵件寄送一個箱子，每個包裹均配備追蹤號碼，顯示從寄件人到郵遞服務商(理想情況下為最終收件人)的轉移過程。包裹送達后，追蹤終止，收件人即可使用箱內物品。

ORNL網絡研究人員Sam Hollifield與Mingyan Li共同領導了一項項目，旨在將電子設備集成至放射性物質追蹤系統中。李表示：“我們正與ORNL精通核包裝及先進制造工藝的同事合作，尋求最可靠的核材料與放射性物質運輸方法。我們致力于讓智能技術全程伴隨包裝，確保從制造商到運輸服務商，再到最終收貨人，包裝始終處于跟蹤與監控之下。”

該項目名為“關鍵能源運輸智能包裝”(SPaCES)，采用3D打印技術構建包裝結構，降低篡改風險。從材料放入包裝起，包裝即受監控，直至材料被取出處理。

ORNL燃料循環核工程師Kunal Mondal指出：“ORNL擁有世界一流的先進制造設施，這對與需自行制造材料的研究人員合作極為有利。”Mondal團隊與Li團隊合作，找到了與電子設備兼容且符合國家放射性物質運輸規定的包裝材料。

Mondal于2023年加入ORNL，致力于利用先進制造技術打造智能核運輸容器。先進制造技術旨在提升制造工藝，包括打造更堅固的材料及改進材料制造工藝。這些材料用于3D打印或在極端溫度和壓力下鍛造時，最終包裝在安全可靠地運輸放射性物質方面，總體上更加有效。

Ryan Karkkainen作為專門研究核材料包裝的高級研究員及Mondal的同事，于2023年加入ORNL，負責測試核材料包裝新材料。作為一名機械工程師，他此前曾為美國陸軍和一家知名美國汽車公司進行材料結構分析。現在，他正思考核材料包裝可能遭遇的情況，如掉落、擠壓或被擊中。

多年來，ORNL研究人員一直探索將智能技術融入核包裝的方法。核材料包裝工程師團隊負責人Oscar Martinez認為，普通家用電器中的智能技術也可用于增強放射性包裝的安全性。

Martinez表示：“每年有三百萬批危險和放射性物質運輸。我們已進行多次安全測試，但在安全方面，包裝上有什么可以保護它免受攻擊呢?”他的團隊正實施增材制造技術，包括傳感器，以便在出現安全威脅時進行跟蹤、保護并通知當局。

Li的團隊還致力于確保電子設備的網絡連接安全，防止黑客攻擊。數據通過云端傳輸至指揮中心，使用的是ORNL開發的T-STAR技術。貨物在運往目的地過程中，僅真正需要知道位置的人才能獲取信息，從而避免包裹丟失或延誤，并確保包裹妥善接收。

增材制造和網絡安全是ORNL尋求提高放射性物質運輸安全性的兩種方式。在發表于《國際先進核反應堆設計與技術雜志》的一篇論文中，Mondal及其合著者還討論了在運輸過程中使用機器人移動放射性物質以減少工人輻射暴露，以及利用數據分析找到兼顧強度、耐用性和功能的合適包裝組件組合。

Li期待看到團隊想法在與實驗室同事的合作下得以實現。“我很高興看到我們的工作能加強核運輸安全，”李女士表示，“這是一項可轉移用于支持國家安全的技術。”