Californiul-252 este un izotop radioactiv foarte ciudat. Nu se găsește natural pe Pământ, emite neutroni într-un ritm frenetic și e notoriu de scump de produs. În afara Rusiei, practic toate stocurile cunoscute de Cf-252 provin dintr-un singur loc: Laboratorul Național Oak Ridge din Tennessee. Iar cercetătorii de acolo tocmai au anunțat o nouă metodă de producere.
Ce este Cf-252
Cf-252 este foarte util pentru că suferă fisiune spontană, ceea ce înseamnă că emite continuu un număr imens de neutroni liberi. Dintr-un singur microgram de izotop pleacă aproape 140 de milioane de neutroni în fiecare minut.
Asta îl face o sursă puternică de neutroni, capabilă să pornească reactoarele nucleare cu un efort minim. E important și pentru „aplicații de securitate națională” și are mai multe utilizări industriale, printre care analiza elementală a cărbunelui și cimentului, dar și explorarea forajelor petroliere.
Importanța producției constante este dictată de fizica elementului: Cf-252 are un timp de înjumătățire de doar 2,6 ani. Astfel, stocurile nu pot fi tezaurizate, iar izotopul trebuie produs și livrat continuu pentru a susține industria.
Cum se producea până acum
De obicei, Laboratorul Național Oak Ridge produce loturi de Cf-252 la fiecare doi ani, printr-un proces complex, în mai multe etape.
Pe scurt, procesul înseamnă bombardarea curiului — un metal sintetic extrem de radioactiv, numit după Marie Curie — cu neutroni într-un reactor, până când acesta se transformă în californiu. Țintele iradiate sunt apoi mutate, încă extrem de fierbinți, într-o instalație puternic ecranată. Acolo tehnicienii le dizolvă și folosesc acid ca să separe chimic Cf-252 de alte resturi radioactive nedorite, precum americiu, curiu și ceriu.
Ultima etapă dura aproximativ două săptămâni, pentru că soluția trebuia să devină mai puțin acidă înainte ca procesul chimic de separare să poată începe.
O săptămână câștigată dintr-un solvent neutru
Radiochimista Lætitia Delmau a perfecționat vechea abordare folosind un solvent neutru. Echipa a folosit un ligand pe bază de diglicolamidă, dezvoltat pe parcursul a 10 ani de teste. Acesta permite extragerea a 95% din impurități – precum americiu și ceriu – într-un singur ciclu direct din soluția foarte acidă, eliminând săptămâna necesară anterior doar pentru reducerea acidității. Tehnicienii pot astfel separa Cf-252 direct din soluția foarte acidă, cu un timp de așteptare mult mai scurt.
Metoda a produs exact același rezultat ca cea anterioară, dar a redus timpul de separare cu aproximativ o săptămână. Pare puțin. Într-un proces atât de costisitor, e o economie semnificativă.
„O oră petrecută în interiorul instalației nucleare specializate unde producem Cf-252 este extrem de costisitoare”, a declarat Delmau într-o declarație.
„Dacă poți economisi timp, economisești și o sumă considerabilă de bani”, a subliniat ea.
„Acesta este un nou capitol interesant în producția de Cf-252. Ridicăm ștacheta la nivel intern, în timp ce extindem limitele producției de elemente grele”, a adăugat Samantha Schrell, managerul programului Cf-252 la Laboratorul Național Oak Ridge.
Mai puțin de un gram pe an
Laboratorul Național Oak Ridge organizează de obicei campanii de producție o dată la doi ani, adaptând volumele la cerere. Deși materialul nu este tranzacționat public, estimările din presă plasează costul de producție la echivalentul a 25,6 milioane de dolari pentru un singur gram, făcându-l una dintre cele mai scumpe substanțe de pe Pământ.
Producția e costisitoare și cere o cantitate uriașă de echipamente sofisticate și expertiză de specialitate. În plus, cererea e mare, iar oferta redusă.
Cererea este în creștere
Descoperirea vine într-un moment deosebit de oportun. Cererea de Cf-252 crește, pe măsură ce SUA lansează o campanie legislativă și financiară de amploare pentru consolidarea capacităților nucleare.
Condusă de administrația Trump, inițiativa vizează construirea de noi reactoare de mari dimensiuni, alături de introducerea unor reactoare modulare experimentale de mici dimensiuni.
O parte din motivație o reprezintă satisfacerea creșterii cererii de energie din partea centrelor de date pentru inteligența artificială. Dar e vorba și de asigurarea unei surse interne de energie care să nu poată fi afectată de piețele externe, de tulburări geopolitice sau de actori ostili într-o lume din ce în ce mai incertă. Cf-252 ar putea juca un rol cheie în toate acestea. Iar acum a devenit puțin mai ușor de obținut.
Pe lângă inovația chimică a echipei lui Delmau, ORNL intenționează să crească și numărul ciclurilor de iradiere a țintelor de curiu. Într-o cursă contra timpului de înjumătățire scurt al izotopului, optimizarea extracției reprezintă primul pas vital pentru viitorul infrastructurii nucleare americane.
Ce s-a mai descoperit în Știință?
Perlele arată a pietre prețioase, dar sunt produsul unor moluște iritate. Cum se formeaz perlele de fapt
Cercetătorii au monitorizat 12 oameni în Antarctica timp de 10 luni — ceea ce s-a întâmplat ar putea influența viitoarele misiuni pe Marte
Aproape jumătate din cazurile de demență ar putea fi legate de factori de risc ce pot fi controlați
Două flori toxice ar putea inspira dezvoltarea unor noi medicamente
