稀有同位素纯化取得进展
摘要
Oak Ridge美国国家实验室正改进锎-252生产副产物的纯化工艺，以提高锫-249、锿-253/254和镄-257的回收率与纯度。新色谱分离技术使锿同位素单次过柱回收率达到95%，镄-257化学纯度约为99.93%，将支持超重元素研究与新元素发现。
Oak Ridge美国国家实验室的研究人员正在开发相关技术，以改进对锎-252生产过程中产生的高价值副产物放射性同位素的纯化。ORNL放射化学家Cristian A. Celis-Barros正在牵头开展这项工作，目标是提高极少量锫-249、锿-253和锿-254以及镄-257的产量。这些同位素因其科研应用价值而备受重视，尤其是在寻找新重元素方面。
工业用Cf-252：ORNL是西半球唯一生产Cf-252的设施。Cf-252是一种发射中子的放射性同位素，具有多种用途。它用于核反应堆启动和新反应堆燃料测定，还用于油井测井、国家安全及其他领域。ORNL生产的Cf-252会提供给一个工业联合体，由其制造成品密封源并分销给世界各地的客户。
ORNL的Cf-252生产由美国能源部Office of Isotope R&D and Production资助，该办公室还为改进副产物纯化工艺的工作提供资金。
研究最重元素：ORNL称，在Cf-252生产过程中，会产生“毫克级锫-249、微克级锿-253/254以及皮克级镄-257”。该实验室表示，这些“稀有放射性同位素使科学家能够研究元素周期表中最重的元素，并发现新元素”。“ORNL生产的Bk-249曾被用于发现117号超重元素鿬，这一应用广为人知。ORNL生产的放射性同位素还被用于发现和确认114号超重元素鈇、115号超重元素镆、116号超重元素鉝和118号超重元素鿫。”
改进化学分离工艺：Celis-Barros及其团队一直致力于改进约五年前由现已退休的ORNL研究人员Miting Du最初开发的化学分离工艺。Celis-Barros解释说：“我们只是努力简化工艺，开发效率更高、使工作人员受到更少辐照的工艺。”
Celis-Barros在Du的Bk-249纯化工艺中增加了一个步骤，即让锫通过一根额外的色谱柱。该色谱柱会截留这种放射性同位素，同时让各种杂质通过，从而提高放射化学纯度。ORNL称，由此得到的溶液从“浑浊的淡黄色溶液变为纯净的绿色晶体固体，这是其纯度的直观证据”。这一修订后的Bk-249纯化工艺目前正在接受进一步试验，之后将由ORNL实施。
对于锿，Celis-Barros采用了与Bk-249纯化所用相同类型的附加色谱柱，同时还进行了其他调整，以优化从Cf-252中分离Es-253和Es-254的条件。迄今为止，他的工作已将Es-253和Es-254每次过柱的回收率均提高至95%，大幅超过以往技术所能达到的水平。
该团队使用另一种色谱柱分离Fm-257。这种色谱柱采用的萃取树脂不同于分离和萃取技术通常使用的二甘酰胺（DGA）树脂。据Celis-Barros称，这项改进技术实现了约99.93%的化学纯度，并使研究人员，尤其是物理学家，对从Fm-257中分离Es-253和Es-254产生了更大兴趣。
“摇滚明星”：2027年，Celis-Barros及其团队——他称团队成员为“摇滚明星”——计划进一步改进他们开发的放射性同位素分离技术。他说：“我们希望进一步提高效率，实现比以前更多的回收，因为我们现在已经知道如何做到这一点，也知道该如何为此做好准备。”
他补充说，ORNL正在开展的所有放射性同位素工作“无疑都在突破化学的边界。甚至并非所有教科书都已更新，纳入我们能够完成的全部工作。这相当有趣，也令人兴奋。”