Wyniki ORNL Collaboration w docelowym druku 3D ze stali nierdzewnej do produkcji ważnego izotopu medycznego

Ostatnim razem, gdy radioaktywny izotop molibden-99 (Mo-99), rodzic krótkotrwałego rozpadu technetu-99m (Tc-99m) został wyprodukowany w USA w późnych latach 80. XX wieku ... aż do teraz. Tc-99m, najlepiej znany z obrazowania przepływu krwi w jądrowych testach obciążeniowych, jest najczęściej stosowanym radioizotopem w medycznych obrazach diagnostycznych.

Tej zimy FDA zatwierdziła pierwszy Mo-99 produkowany w kraju bez wzbogacony uran (HEU). Od prawie dziesięciu lat Departament Energii Narodowej Administracji Bezpieczeństwa Nuklearnego USA (NNSA) wspiera wysiłki, aby uczynić Mo-99 bez użycia HEU.

"Chcieliśmy pomóc w przygotowaniu do komercyjnej produkcji molibdenu- 99 tutaj w Stanach Zjednoczonych przy wycenie pełnej ceny. Byliśmy podekscytowani, mogąc wspomóc wysiłki krajowe, które nie wykorzystują wysoce wzbogaconego uranu "- powiedział Chris Bryan, który prowadzi badania Mo-99 w ORNL.

Według NNSA, Mo-99 jest używany w ponad 40 000 procedury medyczne codziennie w USA, ale w 100% są dostarczane przez zagranicznych sprzedawców, z których większość używa HEU. Aby zmniejszyć ilość amerykańskich środków na inne kraje, zapewnia ona finansowanie niezastrzeżonego krajowego wsparcia technicznego w kilku laboratoriach DOE, w tym w Argonne National Laboratory, ORNL, Los Alamos National Laboratory i Savannah River National Laboratory.

W oparciu o Wisconsin, radioizotopy NorthStar Medical i SHINE Medical Technologies mają umowy o współpracy z NNSA w celu zwiększenia krajowej produkcji izotopu, a naukowcy z ORNL pomogli również w kilku projektach badawczo-rozwojowych mających na celu stworzenie Mo-99 bez HEU. / p>

"NorthStar, wraz z innymi posiadaczami Porozumienia Spółdzielczego, skorzystali w dużym stopniu z rozwoju technologicznego wspieranego przez NNSA w krajowych laboratoriach. Ta praca w ORNL stanowi przykład wartości współpracy i sprawi, że nasze procesy będą bardziej efektywne w wykorzystaniu wzbogaconego molibdenu jako materiału docelowego "- powiedział James T. Harvey, starszy wiceprezes i dyrektor ds. Nauki w NorthStar.

NorthStar to wytwarzanie Mo-99 w procesie wychwytywania neutronów, który wykorzystuje stabilny materiał docelowy molibdenu. Jest podobny do projektu SHINE, ponieważ używa akceleratora, ale różni się, ponieważ nie ma w nim udziału uran. Zamiast tego, akcelerator elektronów bombarduje cel wzbogacony w Mo-100 przez sześć dni, co tworzy intensywne promieniowanie gamma, które wybija neutron prosto z mieszaniny, powodując Mo-99. Przez gaz przepływa helowy gaz, aby usunąć ciepło,więc materiał użyty do wykonania celów musi być wystarczająco mocny, aby wytrzymać pod wpływem naprężeń, ale nadal lekki, aby mógł się szybko rozpuszczać, aby odzyskać izotop.

Jedynym problemem jest to, że wzbogacony Mo-100 nie jest tani. ORNL wykonał pierwszy cel, dysk o wielkości tylko pół dolara, który wciąż kosztował kilka tysięcy dolarów surowca. Ponadto, uderzanie elektronów w akceleratorze powoduje konwersję mniej niż 10% Mo-100, co oznacza, że ​​NorthStar musi odzyskać i poddać recykling resztę

ORNL's Rick Lowden, hutnik, którego zespół opracowuje materiały docelowe i produkcję technologie, wyjaśnił: "Za każdym razem, gdy obsługujesz ten proszek, miel go, przesiewaj, spryskuj, tracisz materiał. Celem jest, aby stracić zero.”

Praca z ORNL materiały naukowiec Jim Kiggans, Bryan i Lowden zdecydował, że mogą rozwiązać wiele problemów przez Drukowanie 3D zespół docelowy płyt w ich posiadacza, w tym fakt, średnica i grubość tarczy musiały ulec zmianie w miarę projektowania części akceleratorów.

Bryan wyjaśnił: "To był ruchomy cel".

ORNL połączył siły z projektantami z Los Alamos odpowiedzialny za system akceleratorów i cel do druku 3D reprezentatywne kształty i zestawy ze stali nierdzewnej. Zostały one wysłane do aptek w Argonne, aby mogły rozpuścić się w procesie opracowywanym obecnie w celu odzyskania nieprzekształconego Mo-100. Proces jest trwały, ponieważ odzyskany osad został zwrócony do ORNL, dzięki czemu można go przetworzyć na materiał do druku 3D na następny montaż.

Lowden powiedział: "Teraz mamy tylko cztery kroki zamiast dziesiątek." < / p>

Ponieważ molibden ma wysoką temperaturę topnienia 2600 ° C, ORNL zainstalował specjalny laser o mocy 400 W w swoim systemie do topienia laserowego Renishaw; Firma Renishaw zbudowała również wkład o zmniejszonej objętości, który mógłby pomieścić mniejsze ilości Mo-100, aby zaoszczędzić na kosztach. ORNL zainstalowane również układ plazmowy 15000 watów, które mogą recyklingu materiałów z topienia laserowego przez suszenie rozpyłowe aglomeratów molibdenu, które wytwarzane zwarte cząstki kuliste jako substraty drukowania 3D.

badacze ORNL skupi się na charakteryzowania materiałów dla zespołu docelowego.

"Nie ma zbyt wielu danych na temat 90-procentowego gęstego molibdenu z nadrukiem 3D. Zasadniczo rozpalamy szlak, szczególnie w przypadku tak wyjątkowej aplikacji ", powiedział Lowden.