近日，先进能源科学与技术广东省实验室（简称“东江实验室”）科研团队在医用同位素靶件高效冷却研究方面取得重要进展，相关成果发表于《Applied Thermal Engineering》。
医用同位素是肿瘤精准诊疗和核医学发展的重要物质基础。当前，利用加速器制备医用同位素已成为重要技术路径之一。然而，在高功率束流作用下，靶材近表面会产生高度集中且分布不均的热负载，容易引发局部过热、材料损伤甚至靶件失效，成为制约医用同位素稳定、高效制备的关键技术瓶颈。
为破解这一关键技术瓶颈，团队提出了一种热源分布与流道结构协同耦合的微通道冷却设计方法。不同于传统微通道设计中几何构型与热源分布相互独立、缺乏协同响应的设计思路，该研究创新性地将热源分布作为几何结构优化的直接驱动力，通过曲率自适应分段波形与热驱动固占比梯度协同调控，实现了冷却结构对实际热流分布的精准匹配。
研究表明，该设计能够在高热流区域有效诱导二次流结构，提升局部热量输运能力，同时在低热流区域控制过度扰动，从而兼顾冷却效率与泵功消耗。该成果为提高医用同位素靶件热安全裕度、支撑更高束流功率运行和提升同位素产额提供了新思路。未来，团队将进一步开展多目标优化、样机加工与实验验证，推动相关热管理设计方法向工程应用转化，为医用同位素自主稳定供应提供技术支撑。
此论文为东江实验室和近代物理研究所科研人员共同完成，团队成员为郑伶华、张延师及杨磊研究员。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2026.13210
图 1 Omega 准则识别的 Dean 涡结构及其在不同微通道构型中的分布
(a) 涡量流线分布
(b) 温度分布
图 2 不同设计参数对 TMC-FSP 热工水力性能的影响