Калифорний-252 стали выпускать быстрее

Калифорний-252 не встречается в природе и стоит миллионы долларов за грамм. Мировое производство измеряется миллиграммами в год, а основной поставщик всего один: Ок-Риджская национальная лаборатория со своим высокопоточным реактором. Там пересобрали химию разделения и срезали около недели с критического этапа, сократив время обработки примерно вдвое при тех же характеристиках продукта.

Ценность этого изотопа в том, что он сам по себе испускает нейтроны за счёт спонтанного деления. Получается компактный нейтронный источник, которому не нужен ни ускоритель, ни реактор рядом. Такие источники запускают реакторы на старте, просвечивают топливные сборки, помогают искать взрывчатку на досмотре и нефть с водой в скважинах, работают в нейтронно-активационном анализе. Замены почти нет: альтернативы либо громоздкие, либо дают неподходящий спектр нейтронов.

Цепочка производства выглядит так: в реакторе годами облучают мишени с кюрием и америцием, затем из них выделяют смесь тяжёлых элементов и разбирают её по элементам. Самый мутный участок здесь именно разделение: актиноиды очень близки по химии, растворы сильно активны, всё делается дистанционно в горячих камерах манипуляторами. Каждый лишний день на этом этапе занимает единственную линию и добавляет дозу на оборудование.

В Ок-Ридже перестроили саму схему химического разделения, и критическая стадия теперь проходит примерно на неделю быстрее. По оценке лаборатории, время обработки на этом участке падает примерно вдвое, а чистота и свойства конечного продукта остаются на том же уровне. На фоне многолетнего облучения мишеней одна неделя выглядит мелочью, но в штучном производстве это заметная экономия и по срокам, и по деньгам.

Дефицит калифорния упирается в узкое горлышко: один реактор, одна технологическая линия, ограниченное окно для облучения. Ускорение химии само по себе не увеличит выход изотопа, зато позволяет чаще проводить кампании и быстрее отдавать материал заказчикам. Скорость здесь важна ещё и из-за физики: период полураспада калифорния-252 около 2,6 года, так что всякая задержка на складе буквально съедает товар.

Подробностей по самой методике пока немного, лаборатория говорит о процессе в общих словах и без цифр по выходам. Но логика читается: второй такой реактор быстро не появится, поэтому выигрыш ищут в химии и организации процесса.

Источник: https://x.com/SciTechera/status/2087163322034766115