Hogedruk-ionchromatografie - waarbij een hogedrukpomp wordt gebruikt om een ​​snellere scheiding van ionen mogelijk te maken - is een van de snelste en meest efficiënte manieren om chemische scheidingen uit te voeren.

Het probleem:moderne elektronische HPIC's zijn niet gebouwd om bestand te zijn tegen de hoge stralingsomgeving van een hete cel of sommige van de sterke chemische oplosmiddelen die worden gebruikt om radio-isotopen van verontreinigingen te scheiden.

"De straling in een hete cel zou die componenten vernietigen, " zei Kevin Gaddis, technicus verrijkte isotopenchemie.

Dus ORNL-technici die radio-isotopen van bestraalde doelen verwerken - zoals actinium-225 van thoriumdoelen - moesten vertrouwen op een langzamere methode:zwaartekracht. In plaats van de elektrische pomp te gebruiken om oplossingen met bijproducten van het bestraalde thoriumdoel door een kolom te duwen, de oplossingen worden van bovenaf toegevoerd, terwijl de scheidingen eruit druipen.

"Soms kan dat vervelend zijn, ' zei Gaddis. 'Het duurt even.'

Gaddi's, een van de ORNL-wetenschappers die samen met wetenschappers uit Los Alamos en Brookhaven aan het Tri-Lab Ac-225-productieproject werken, zocht naar een manier om te profiteren van moderne HPIC-technologie om de productie van Ac-225 te versnellen, waar veel vraag naar is vanwege het gebruik bij kankerbehandelingen.

De afgelopen vier jaar heeft hij heeft een geautomatiseerde HPIC gebouwd die in een hete cel kan worden gebruikt - en nu heeft hij een getest prototype, uitvindingspapieren en een octrooigemachtigde.

"Veel bedrijven proberen scheidingen aan te gaan, " zei Gaddis - maar voor zover hij weet, zijn HPIC is de enige die is aangepast voor gebruik in een hot cell.

Gaddis begon met het ontwerpen van het systeem zodat de computer en elektronische pomp buiten de hot cell konden worden geplaatst, om de operator toegang te geven. Hij ontdeed het deel van het systeem dat zich binnenin zal bevinden "tot op het bot, " het bouwen van een vereenvoudigd bedieningspaneel met luchtbediende kleppen om de vloeistofstroom door het systeem te regelen en de chemicaliën die erin worden gepompt te veranderen. Het onderdeel dat de kolommen vasthoudt, waarin Ac-225 en andere bijproducten stromen wanneer ze worden gescheiden, is zo ontworpen dat elke kolom onafhankelijk kan bewegen zonder een andere te raken wanneer deze wordt bewogen door de operator met de geautomatiseerde manipulatorarmen.

"Op die manier, het is heel gemakkelijk te laden, en we kunnen een schoon product ophalen, " hij zei.

Dat de verwerking moet worden gecontroleerd door manipulatorarmen, niet door mensenhanden, stelde uitdagingen in het ontwerp. Naast de afstand tussen de kolommen en de behoefte aan eenvoudig te verdraaien klepschakelaars, de doppen die de kolommen afdichten moesten door de manipulatoren stevig kunnen worden vastgeschroefd. Uiteindelijk liet Gaddis op maat gemaakte doppen op locatie 3D-printen.

"Onze nummer 1 zorg was, 'Kunnen we een lek in de cel repareren met de manipulator?', zei Gaddis. "Een lek kan de Ac-225 verspillen of besmetten."

Tijdens tests eerder dit jaar in een gespecialiseerde hot cell mock-up-faciliteit bij ORNL, Gaddis veroorzaakte een lek en kon het snel repareren met de manipulator die een sleutel vasthield.

Een test in de faciliteit waar Gaddis koud water door het systeem liet lopen, toonde aan dat het de vierde scheidingsstap in het meerstapsproces - verwijdering van aangrenzende lanthaniden - in 75 procent minder tijd kon uitvoeren dan bij gebruik van het zwaartekrachtgevoede systeem. Zijn onderzoek werd gepresenteerd op een conferentie, en hij is van plan het ook te publiceren.

"Ideaal, als we de scheiding kunnen terugbrengen van vier uur naar één uur, we kunnen meer product eruit halen, " zei hij. "Er is veel vraag naar Ac-225, en het heeft zo'n korte halfwaardetijd - iets minder dan 10 dagen. Uren zijn belangrijk."

Na het uitvoeren van suggesties van verschillende collega's met ervaring in hot cell-werk, Gaddis hoopt het geautomatiseerde HPIC-systeem in de herfst te hebben geïnstalleerd in de hot cell die wordt gebruikt voor de productie van Ac-225. Het is ook zijn hoop dat het systeem kan worden gebruikt voor meer van de zes scheidingen die nodig zijn om Ac-225 te verwerken - en, uiteindelijk, bij de scheiding van andere isotopen.

"Ik zou graag meer vrije tijd willen scheren, "zei hij. "Elke tijd is kostbaar."

Gaddis kwam vijf jaar geleden naar ORNL nadat hij als chemisch technicus had gewerkt bij DuPont's Industrial Biosciences-faciliteit in Vonore, ten.

"Voordat ik ooit naar ORNL kwam, Ik heb besloten dat ik bij elke scheikundebaan kan werken, maar als ik iets kan doen om mensen te helpen of de planeet te helpen, Ik zou het leuk vinden om dat te doen, Gaddis zei. "Kunnen werken met isotopen die worden gebruikt om kanker te genezen, hiv, en andere ziekten is geweldig. Ik krijg elke dag zin om naar mijn werk te gaan."