مختبر أوك ريدج الوطني الأمريكي يخفض زمن فصل الكاليفورنيوم-252 إلى النصف

أخبار ar.wedoany.com، في 4 أغسطس، كشف مختبر أوك ريدج الوطني الأمريكي أن عملية استخلاص بالمذيبات جديدة مخصصة لإنتاج الكاليفورنيوم-252 قد أُخضعت لاختبار كامل النطاق ضمن دفعة الإنتاج لعام 2025. وقد أدت هذه العملية، مع الحفاظ على جودة المنتج، إلى تقليص زمن معالجة خطوة الفصل الكيميائي الإشعاعي الرئيسية بنحو أسبوع، ليصل إلى نصف المدة السابقة، ومن المخطط اعتمادها في دفعة الإنتاج القادمة.

الكاليفورنيوم-252 هو نظير مشع باعث للنيوترونات. يقوم مختبر أوك ريدج الوطني أولاً بتشعيع أهداف الكوريوم داخل مفاعل النظائر عالي التدفق، ثم ينقل الأهداف المشععة إلى الخلايا الساخنة المحمية في مركز تطوير الهندسة الكيميائية الإشعاعية، حيث تُفصل وتُنقّى نظائر الكاليفورنيوم عبر عدة مراحل كيميائية. ينظم المختبر حالياً دفعة إنتاج من الكاليفورنيوم-252 كل عامين.

تستخدم العملية التقليدية حمض ثنائي (2-إيثيل هكسيل) الفوسفوريك لاستخلاص العناصر الأكتينيدية ثلاثية التكافؤ وعناصر اللانثانيدات. وقبل الاستخلاص، يلزم خفض حموضة محلول إذابة الهدف بشكل كبير، ويستغرق ضبط الحموضة وحده نحو أسبوع. أما العملية الجديدة فتعتمد على جزيئات استخلاص متعادلة، يمكنها التقاط العناصر المصاحبة مباشرة في المحاليل عالية الحموضة، مما يلغي هذه المرحلة من المعالجة.

في الاختبار كامل النطاق، أزالت دورة استخلاص واحدة نحو 95% من المكونات المصاحبة مثل الأمريسيوم والكوريوم والسيريوم من المحلول المحتوي على الكاليفورنيوم-252، وهو ما يعادل أداء العملية السابقة. كما أن تقليل دورات المعالجة ضغط زمن احتلال الخلايا الساخنة عالية التكلفة، مما أتاح مجالاً لزيادة كفاءة معالجة دفعات الإنتاج اللاحقة.

بدأ التحقق من هذه العملية في عام 2015. أجرى الباحثون في البداية تجارب على صناديق القفازات باستخدام كميات صغيرة من النفايات السائلة الناتجة عن الإنتاج، ثم استخدموا محاليل إذابة أهداف فعلية في دفعتَي الإنتاج لعامي 2017 و2019 لضبط تركيز الروابط الكيميائية. وفي عام 2023، توسع نطاق الاختبار ليشمل 6% من مواد الدفعة؛ وفي عام 2025، أكمل الاختبار كامل النطاق الانتقال من الطريقة المخبرية إلى التحقق من عملية الإنتاج.

يواصل مختبر أوك ريدج الوطني الحفاظ على دورة إنتاج الكاليفورنيوم-252 البالغة عامين، وتشمل ترتيبات زيادة الإنتاج بشكل أساسي زيادة دورات تشعيع أهداف الكوريوم داخل مفاعل النظائر عالي التدفق، ورفع كفاءة المعالجة الكيميائية الإشعاعية في المراحل النهائية. وبعد إتمام المزيد من التحسين على العملية الجديدة، سيتم اعتمادها في دفعة الإنتاج لعام 2027. ويُستخدم الكاليفورنيوم-252 في تشغيل المفاعلات النووية، وفحص الوقود الجديد، وتسجيل آبار النفط، وتحليل الفحم، ومعايرة الأجهزة، وأنظمة الأمن في الموانئ.