Enhed bygget til ekstreme miljøer kan fremskynde produktionen af ​​Actinium-225

Højtryks ionkromatografi - ved hjælp af en højtrykspumpe for at muliggøre hurtigere adskillelse af ioner - er en af ​​de hurtigste og mest effektive måder at udføre kemisk separation på.

Problemet:Moderne elektroniske HPIC'er er ikke bygget til at modstå det høje strålingsmiljø i en varm celle eller nogle af de stærke kemiske opløsningsmidler, der bruges til at adskille radioisotoper fra forurenende stoffer.

"Strålingen i en varm celle ville ødelægge disse komponenter, " sagde Kevin Gaddis, beriget isotopkemitekniker.

Så ORNL-teknikere, der behandler radioisotoper fra bestrålede mål - som actinium-225 fra thoriummål - har været nødt til at stole på en langsommere metode:tyngdekraften. I stedet for at bruge den elektriske pumpe til at skubbe opløsninger indeholdende biprodukter fra det bestrålede thoriummål gennem en søjle, opløsningerne tilføres fra toppen, med adskillelserne, der drypper ud.

"Nogle gange kan det være kedeligt, " sagde Gaddis. "Det tager et stykke tid."

Gaddis, en af ​​ORNL-forskerne, der arbejder på Tri-Lab Ac-225 produktionsprojektet med forskere fra Los Alamos og Brookhaven, søgte en måde at drage fordel af moderne HPIC-teknologi til at fremskynde produktionen af ​​Ac-225, som der er stor efterspørgsel efter på grund af dets anvendelse i kræftbehandlinger.

I de sidste fire år har han har bygget en automatiseret HPIC, der kan bruges i en varm celle - og nu har han en testet prototype, opfindelsespapirer og en patentagent.

"Mange virksomheder forsøger at komme i adskillelse, " sagde Gaddis - men så vidt han ved, hans HPIC er den eneste, der er tilpasset til brug i en varm celle.

Gaddis startede med at designe systemet, så computeren og den elektroniske pumpe kunne placeres uden for den varme celle, at give operatøren adgang. Han strippede den del af systemet, der vil være placeret inde "ned til bare knogler, " opbygning af et forenklet kontrolpanel med luftaktiverede ventiler til at styre væskestrømmen gennem systemet og til at ændre de kemikalier, der pumpes ind. Komponenten, der holder søjlerne, som Ac-225 og andre biprodukter flyder ind i, når de separeres, er designet således, at hver søjle kan bevæge sig uafhængigt uden at ramme en anden, når den flyttes af operatøren med de automatiske manipulatorarme.

"Den vej, det er meget nemt at indlæse, og vi kan indsamle et rent produkt, " han sagde.

At behandlingen skal styres af manipulatorarme, ikke af menneskehænder, gav udfordringer i designet. Udover søjlernes afstand og behovet for ventilkontakter, der er nemme at vippe, hætterne, der forsegler søjlerne, skulle kunne skrues sikkert af manipulatorerne. Gaddis endte med at få skræddersyede kasketter 3D-printet på stedet.

"Vores nr. 1 bekymring var, "Kan vi rette en lækage inde i cellen med manipulatoren?" sagde Gaddis. "En lækage kan spilde eller forurene Ac-225."

Under test tidligere i år i en specialiseret hot cell mock-up facilitet på ORNL, Gaddis fremkaldte en lækage og var i stand til hurtigt at reparere den med manipulatoren, der holdt en skruenøgle.

En test i anlægget, hvor Gaddis kørte koldt vand gennem systemet, viste, at det kunne udføre det fjerde adskillelsestrin i flertrinsprocessen - fjernelse af tilstødende lanthanider - på 75 procent kortere tid end ved at bruge det tyngdekraftsfødede system. Hans forskning blev præsenteret på en konference, og han planlægger også at udgive den.

"Ideelt set hvis vi kan reducere adskillelsen fra fire timer til en time, vi kan få mere produkt ud, " sagde han. "Ac-225 er meget efterspurgt, og den har så kort en halveringstid - lige under 10 dage. Timer betyder noget."

Efter at have implementeret forslag fra flere kolleger, der har erfaring med arbejde med varme celler, Gaddis håber at have det automatiserede HPIC-system installeret i den varmecelle, der bruges til Ac-225-produktion til efteråret. Det er også hans håb, at systemet kan bruges til flere af de seks separationer, der kræves for at behandle Ac-225 – og, ultimativt, i adskillelse af andre isotoper.

"Jeg ville elske at barbere mere fri, " sagde han. "Enhver tid er værdifuld."

Gaddis kom til ORNL for fem år siden efter at have arbejdet som kemisk tekniker på DuPonts Industrial Biosciences-anlæg i Vonore, Tenn.

"Før jeg nogensinde kom til ORNL, Jeg besluttede, at jeg kan arbejde på ethvert kemijob, men hvis jeg kan gøre noget for enten at hjælpe mennesker eller hjælpe planeten, Det kunne jeg godt tænke mig at gøre " sagde Gaddis. "At være i stand til at arbejde med isotoper, der bliver brugt til at helbrede kræft, HIV, og andre sygdomme er vidunderligt. Jeg glæder mig hver dag til at gå på arbejde."