de.wedoany.com-Bericht: Am 4. August gab das Oak Ridge National Laboratory bekannt, dass ein neues Lösungsmittelextraktionsverfahren für die Produktion von Californium-252 in der Produktionscharge 2025 im vollständigen Maßstab getestet wurde. Das Verfahren reduziert die Bearbeitungszeit des kritischen radiochemischen Trennungsschritts bei gleichbleibender Produktqualität um etwa eine Woche auf die Hälfte und ist für die nächste Produktionscharge vorgesehen.
Californium-252 ist ein neutronenemittierendes radioaktives Isotop. Das Oak Ridge National Laboratory bestrahlt zunächst Curium-Targets im Hochflussisotopenreaktor und überführt die bestrahlten Targets anschließend in die abgeschirmten heißen Zellen des Radiochemischen Entwicklungszentrums, wo das Californium-Isotop durch mehrere chemische Verfahrensschritte abgetrennt und gereinigt wird. Das Labor organisiert derzeit alle zwei Jahre eine Produktionscharge für Californium-252.
Das herkömmliche Verfahren verwendet Bis(2-ethylhexyl)phosphorsäure zur Extraktion dreiwertiger Actinide und Lanthanide. Vor der Extraktion muss der Säuregehalt der Target-Auflösungslösung erheblich reduziert werden; allein diese Säureanpassung dauert etwa eine Woche. Das neue Verfahren verwendet stattdessen neutrale Extraktionsmoleküle, die Begleitelemente direkt in hochsauren Lösungen erfassen können, wodurch dieser Verarbeitungsschritt entfällt.
Beim Test im vollständigen Maßstab entfernte ein einziger Extraktionszyklus etwa 95 % der Begleitkomponenten wie Americium, Curium und Cer aus der Californium-252-haltigen Lösung, wobei die Trennungswirkung mit dem ursprünglichen Verfahren vergleichbar war. Die Reduzierung der Verarbeitungszyklen verkürzt zugleich die Belegungszeit der kostspieligen abgeschirmten heißen Zellen und schafft Raum für eine höhere Verarbeitungseffizienz in nachfolgenden Produktionschargen.
Dieses Verfahren wird seit 2015 validiert. Die Forscher führten zunächst Handschuhkastenexperimente mit kleinen Mengen an Produktionsabfalllösung durch und passten anschließend in den Produktionschargen 2017 und 2019 die Ligandenkonzentration mit tatsächlicher Target-Auflösungslösung an. Im Jahr 2023 wurde der Testumfang auf 6 % des damaligen Chargenmaterials erweitert; der Test im vollständigen Maßstab 2025 schloss die Überführung von der Labormethode zur Validierung des Produktionsprozesses ab.
Das Oak Ridge National Laboratory hält den Produktionszyklus für Californium-252 weiterhin bei einem zweijährigen Rhythmus. Die Produktionssteigerung umfasst hauptsächlich die Erhöhung der Bestrahlungszyklen für Curium-Targets im Hochflussisotopenreaktor sowie die Verbesserung der Effizienz der nachgelagerten radiochemischen Verarbeitung. Nach weiterer Optimierung des neuen Verfahrens wird es in der Produktionscharge 2027 eingesetzt. Californium-252 kann für den Start von Kernreaktoren, die Prüfung neuer Brennstoffe, die Bohrlochmessung in Ölquellen, die Kohleanalyse, die Instrumentenkalibrierung und Hafenkontrollsysteme verwendet werden.
