Los técnicos John Dyer y T. Dyer utilizan un brazo manipulador en una cueva blindada en el Centro de Desarrollo de Ingeniería Radioquímica de ORNL para separar el Pm-147 concentrado de los subproductos generados a través de la producción de Pu-238. Crédito:Richard Mayes / ORNL, Departamento de Energía de EE. UU.
Un nuevo método desarrollado en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge demuestra que la basura de un esfuerzo es un isótopo valioso de otro.
Uno de los subproductos del programa nacional de producción de plutonio-238 del laboratorio del Departamento de Energía es el prometio-147, un isótopo raro utilizado en baterías nucleares y para medir el espesor de materiales.
Es difícil y costoso deshacerse de los desechos que contienen elementos radiactivos que quedan después de que los objetivos de neptunio-237 se irradian en el reactor de isótopos de alto flujo. una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE, para producir Pu-238 para la exploración espacial. Pero el año pasado un nuevo proyecto ORNL para el Programa de Isótopos del DOE comenzó a extraer Pm-147 de los productos de fisión que quedaron cuando Pu-238 se separó del objetivo.
El objetivo principal de este esfuerzo es restablecer la producción nacional de Pm-147, que escasea, y tiene un beneficio secundario:reducir las concentraciones de elementos radiactivos en los desechos, para que pueda eliminarse de forma segura de forma más sencilla, formas menos costosas tanto ahora como en el futuro.
"En el proceso de recuperación de un producto valioso que desea el Programa de isótopos del DOE, nos dimos cuenta de que podemos reducir nuestros costos de eliminación, "dijo Richard Mayes de ORNL, líder del grupo de Investigación de Isótopos Emergentes. "Hay alguna sinergia".
Pm-147, un isótopo de alta demanda que se utiliza en baterías nucleares, se aísla de otros subproductos de la producción de Pu-238 en celdas calientes en el REDC de ORNL antes de purificarlo y prepararlo para su envío a los clientes. Crédito:Richard Mayes / ORNL, Departamento de Energía de EE. UU.
El PM-147 no es el único metal valioso en el flujo de desechos de producción de Pu-238 que es de interés para el Programa de isótopos del DOE, pero es el primer equipo de Mayes que ha extraído con éxito. Susan Hogle de ORNL escribió la propuesta original para extraer Pm-147 de los desechos de Pu-238 y proporciona soporte computacional que detalla los posibles isótopos presentes en la solución. y Mayes ha estado trabajando con Lætitia Delmau, líder de grupo interino del Grupo Científico de Separaciones Radioquímicas en ORNL, para desarrollar un proceso para extraerlo y depurarlo.
"En la actualidad, somos los únicos productores de Pm-147 en los EE. UU., y hay un mercado para eso, Mayes dijo. La investigación indica que podría tener aplicaciones adicionales en imágenes médicas y como radioisótopo para generar energía para sondas espaciales.
Si bien el Programa de suministro de Pu-238 está financiado por la NASA y administrado a través de la Oficina de Energía Nuclear del DOE, la recuperación de Pm-147 está financiada por el Programa de Isótopos del DOE dentro de la Oficina de Ciencias del DOE.
ORNL también está realizando investigaciones para el Programa de isótopos del DOE en el que se irradia neodimio-146 en el reactor de isótopos de alto flujo. o HFIR para hacer Pm-147. Este proceso proporcionaría una nueva alternativa, fortalecer la cadena de suministro nacional de este importante isótopo, y mitigar la dependencia de Estados Unidos de un solo suministro extranjero.
Los esfuerzos del equipo de Mayes están ligados al programa de producción de Pu-238, que actualmente se encuentra entre dos y cuatro ciclos de procesamiento al año. Estiman que hay aproximadamente cientos de curies de Pm-147 en cada lote. Trabajar en turnos de 24 horas durante varios días, el equipo utiliza celdas calientes en el Centro de Desarrollo de Ingeniería Radioquímica de ORNL, o REDC, para aislar un lote concentrado de Pm-147 de la solución de subproductos de Pu-238.
Luego, ese lote se transfiere a una cueva blindada, un tipo más pequeño de celda caliente, en el REDC, donde se purifica y prepara para su envío a los clientes del Programa de isótopos del DOE. El proceso implica unos meses de esfuerzo y alrededor de 20 personas.
El equipo pasará el próximo año demostrando si la recuperación de Pm-147 de los subproductos de Pu-238 es sostenible. Si es así, el proyecto debería crecer junto con el programa Pu-238. El objetivo del laboratorio es producir suficiente Pu-238 para producir 1,5 kilogramos anuales de óxido de plutonio, para satisfacer las demandas de la NASA de viajes al espacio profundo. El óxido de plutonio producido por ORNL está a bordo del rover Perseverance que ahora explora Marte.
Delmau, que se especializa en separaciones radioquímicas, dicho Pm-147 es uno de aproximadamente una docena de elementos que quedan después de procesar Pu-238, y aislar elementos individuales requiere trabajo.
"La separación de los lantánidos entre sí y de los actínidos trivalentes ha sido un desafío durante décadas, ", dijo." Cuando los elementos tienen las mismas propiedades químicas, puede ser muy difícil elegir uno ".
En este momento, Pm-147 es el único isótopo que se extrae de la corriente de desechos, pero un beneficio secundario importante del proyecto podría ser, en última instancia, una disminución sustancial en la cantidad de material transuránico que el laboratorio debe eliminar. Mayes dijo que los esfuerzos exitosos con Pm-147 pueden conducir a la extracción de otros materiales en ORNL.
"Tenemos un flujo de residuos que contiene productos valiosos, productos que podrían tener muchos usos, ", dijo." Nuestros laboratorios nacionales tienen los recursos y la experiencia para aislarlos de manera segura y eficiente ".
