Ок-Риджская национальная лаборатория сократила время выделения калифорния-252 вдвое

Репортаж от Wedoany，4 августа Ок-Риджская национальная лаборатория сообщила, что новый процесс жидкостной экстракции для производства калифорния-252 прошёл полномасштабные испытания в производственной партии 2025 года. Данный процесс, сохраняя качество продукции, сокращает время обработки ключевого радиохимического этапа разделения примерно на неделю — вдвое по сравнению с прежним показателем, и планируется к применению в следующей производственной партии.

Калифорний-252 — это радиоактивный изотоп, испускающий нейтроны. Ок-Риджская национальная лаборатория сначала облучает мишени из кюрия в высокопоточном изотопном реакторе, затем перемещает облучённые мишени в защищённые горячие камеры Центра радиохимической инженерии и разработки, где посредством нескольких химических стадий выделяет и очищает изотопы калифорния. В настоящее время лаборатория организует производственную партию калифорния-252 раз в два года.

Традиционный процесс использует бис(2-этилгексил)фосфорную кислоту для экстракции трёхвалентных актинидов и лантанидов. Перед экстракцией требуется значительное снижение кислотности раствора растворённой мишени, причём только корректировка кислотности занимает около недели. Новый процесс использует нейтральные экстрагирующие молекулы, которые могут напрямую захватывать сопутствующие элементы в растворах с высокой кислотностью, что исключает данный этап обработки.

В ходе полномасштабных испытаний один цикл экстракции удалил около 95% сопутствующих компонентов, таких как америций, кюрий и церий, из раствора, содержащего калифорний-252, при этом эффективность разделения сопоставима с исходным процессом. Сокращение числа циклов обработки также уменьшило время занятости дорогостоящих защищённых горячих камер, что создаёт задел для повышения эффективности обработки последующих производственных партий.

Данный процесс проходит проверку с 2015 года. Первоначально исследователи проводили эксперименты в перчаточных боксах с использованием небольших объёмов производственных отходов, затем в производственных партиях 2017 и 2019 годов корректировали концентрацию лиганда с использованием реальных растворов растворённых мишеней. В 2023 году масштаб испытаний был расширен до 6% материала соответствующей партии; полномасштабные испытания 2025 года завершили переход от лабораторного метода к валидации производственного процесса.

Ок-Риджская национальная лаборатория сохраняет двухгодичный цикл производства калифорния-252; планы по увеличению выпуска включают главным образом увеличение циклов облучения кюриевых мишеней в высокопоточном изотопном реакторе и повышение эффективности последующей радиохимической обработки. После дальнейшей оптимизации новый процесс будет использован в производственной партии 2027 года. Калифорний-252 может применяться для запуска ядерных реакторов, испытаний нового топлива, каротажа нефтяных скважин, анализа угля, калибровки приборов и систем безопасности портов.