El químico Kevin Gaddis ha adaptado componentes de un sistema de cromatografía iónica de alta presión para soportar las condiciones extremas de una celda caliente. El sistema impulsado por bomba podría reducir el tiempo necesario para las separaciones de isótopos en un 75%. Crédito:Carlos Jones / ORNL, Departamento de Energía de EE. UU.
La cromatografía de iones de alta presión, que utiliza una bomba de alta presión para permitir una separación más rápida de iones, es una de las formas más rápidas y eficientes de realizar separaciones químicas.
El problema:los HPIC electrónicos modernos no están diseñados para resistir el entorno de alta radiación de una celda caliente o algunos de los solventes químicos fuertes que se utilizan para separar los radioisótopos de los contaminantes.
"La radiación en una celda caliente destruiría esos componentes, "dijo Kevin Gaddis, técnico en química de isótopos enriquecidos.
Así que los técnicos de ORNL que procesan radioisótopos de objetivos irradiados, como el actinio-225 de los objetivos de torio, han tenido que depender de un método más lento:la gravedad. En lugar de utilizar la bomba eléctrica para impulsar soluciones que contienen subproductos del objetivo de torio irradiado a través de una columna, las soluciones se alimentan desde arriba, con las separaciones goteando.
"A veces eso puede ser tedioso, "Dijo Gaddis." Se necesita un tiempo ".
Gaddis, uno de los científicos de ORNL que trabaja en el proyecto de producción Tri-Lab Ac-225 con científicos de Los Alamos y Brookhaven, buscó una forma de aprovechar la tecnología HPIC moderna para acelerar la producción de Ac-225, por lo que existe una gran demanda debido a su uso en tratamientos contra el cáncer.
El químico Kevin Gaddis construyó un panel de control para el HPIC que usa presión de aire en lugar de componentes electrónicos. para que pueda usarse dentro de una celda caliente durante el procesamiento de actinio-225. Crédito:Carlos Jones / ORNL, Departamento de Energía de EE. UU.
Durante los últimos cuatro años, ha estado construyendo un HPIC automatizado capaz de usarse en una celda caliente, y ahora tiene un prototipo probado, trámites de invención y un agente de patentes.
"Muchas empresas están intentando separarse, "Gaddis dijo, pero que él sepa, Este HPIC es el único adaptado para su uso en una celda caliente.
Gaddis comenzó diseñando el sistema para que la computadora y la bomba electrónica pudieran ubicarse fuera de la celda caliente, para dar acceso al operador. Despojó la parte del sistema que se ubicará en el interior "hasta los huesos, "la construcción de un panel de control simplificado con válvulas accionadas por aire para controlar el flujo de líquido a través del sistema y cambiar los productos químicos bombeados. El componente que sostiene las columnas, en el que el Ac-225 y otros subproductos fluyen cuando se separan, está diseñado para que cada columna pueda moverse de forma independiente sin golpear a otra cuando el operador la mueve con los brazos manipuladores automáticos.
"De esa manera, es muy fácil de cargar, y podemos recolectar un producto limpio, " él dijo.
Que el procesamiento debe ser controlado por brazos manipuladores, no por manos humanas, presentó desafíos en el diseño. Además del espaciamiento de las columnas y la necesidad de interruptores de válvula fáciles de voltear, los tapones que sellan las columnas debían poder ser roscados de forma segura por los manipuladores. Gaddis terminó imprimiendo en 3D gorras personalizadas en el sitio.
"Nuestra principal preocupación era, "¿Podemos arreglar una fuga dentro de la celda con el manipulador?", Dijo Gaddis. "Una fuga podría desperdiciar o contaminar el Ac-225".
Inicialmente, El HPIC adaptado de Kevin Gaddis se utilizará solo para la cuarta de seis separaciones en el procesamiento de actinio-225, pero espera que luego se use para otras separaciones y otros isótopos. Crédito:Carlos Jones / ORNL, Departamento de Energía de EE. UU.
Durante las pruebas a principios de este año en una instalación especializada en maquetas de células calientes en ORNL, Gaddis provocó una fuga y pudo arreglarla rápidamente con el manipulador sosteniendo una llave.
Una prueba en la instalación donde Gaddis hizo pasar agua fría a través del sistema mostró que podía realizar el cuarto paso de separación en el proceso de múltiples pasos — remoción de los lantánidos adyacentes — en un 75 por ciento menos de tiempo que con el sistema alimentado por gravedad. Su investigación fue presentada en una conferencia, y planea publicarlo también.
"Idealmente, si podemos reducir la separación de cuatro horas a una hora, podemos sacar más producto, ", dijo." El Ac-225 tiene mucha demanda, y tiene una vida media tan corta, poco menos de 10 días. Las horas importan ".
Habiendo implementado sugerencias de varios colegas con experiencia en el trabajo de celdas calientes, Gaddis espera tener instalado el sistema HPIC automatizado en la celda caliente utilizada para la producción de Ac-225 para el otoño. También espera que el sistema se pueda utilizar para más de las seis separaciones necesarias para procesar el Ac-225, y por último, en la separación de otros isótopos.
"Me encantaría recortar más tiempo libre, ", dijo." Cualquier tiempo es valioso ".
Gaddis llegó a ORNL hace cinco años después de trabajar como técnico químico en las instalaciones de Industrial Biosciences de DuPont en Vonore. Tenn.
"Antes de venir a ORNL, Decidí que puedo trabajar en cualquier puesto de química, pero si puedo hacer algo para ayudar a las personas o al planeta, Me encantaría hacer eso ", Dijo Gaddis." Ser capaz de trabajar con isótopos que se utilizan para curar el cáncer, VIH, y otras enfermedades es maravilloso. Me emociono todos los días para ir a trabajar ".
