| الطباعة ثلاثية الأبعاد تستخدم بشكل متزايد في تصنيع مختلف منتجات الاستخدام النهائي، ولكن يمكن أيضا أن تساعد الباحثين على تحقيق الهدف النهائي. وخير مثال هو مشروع حديث، تينيسي، أوك ريدج الوطني مختبر (ORNL) من قبل الولايات المتحدة للطاقة قسم (وزارة الطاقة) عمليات، وكان مسؤولا عن العديد من الطباعة 3D مبتكرة، لمساعدتهم من خلال توفير أعمال البحث والتطوير.  تسوس المنتج الأخير من -99m تكنيتيوم (TC-99m) في الموليبدينوم قصيرة الأجل من صنع اميركي النظائر المشعة الأم -99 (مو-99) في أواخر 1980s ...... حتى الآن. ح-99m إلى قلب اختبار الإجهاد النووي ومن المعروف التصوير التدفق، هو الأكثر استخداما في الطب النظائر المشعة التصوير التشخيصي.  هذا الشتاء، وافقت ادارة الاغذية والعقاقير الدفعة الأولى من الإنتاج المحلي من مو-99، من دون استخدام اليورانيوم العالي التخصيب (HEU). وعلى مدى العقد الماضي، وزارة الخارجية الأمريكية للإدارة الوطنية للأمن النووي للطاقة (إدارة الأمن النووي) وقد تحاول أن تجعل مو-99 دون استخدام التخصيب اليورانيوم. "نريد الكاملة أسعار استرداد التكاليف بمبلغ الإنتاج التجاري من الموليبدينوم-99 هنا في طور الإعداد. ونحن سعداء للمساعدة في عمل دون استخدام اليورانيوم عالي التخصيب". ORNL مو-99 غير مسؤول عن البحث وقال كريس بريان. طبقاً للإدارة الوطنية للسلامة النووية ، تستخدم Mo-99 أكثر من 40000 عملية طبية في الولايات المتحدة يوميًا ، لكن 100٪ يتم توفيرها من قبل موردين أجانب ، يستخدم معظمها اليورانيوم عالي التخصيب. لتقليل اعتماد الولايات المتحدة على دول أخرى ، العديد من مختبرات وزارة الطاقة الأمريكية ، بما في ذلك مختبر أرغون الوطني ، ORNL ، مختبر لوس ألاموس الوطني والمختبر الوطني لنهر سافانا ، توفر دعمًا فنيًا وطنيًا غير مسجّل.  فشل TC-99m في غضون 6 ساعات، ومو-99 للحفاظ على فترة أطول قليلا بعد 66 ساعة. بالنسبة للمرضى الذين لا يرغبون في التعرض لفترات طويلة للأشعة، وهذا الاضمحلال السريع هو جيد جدا، ولكن لا يمكن تخزين Tc- 99m اضطر المقدمة في المصنع قبل أن يصبح ضعيفا جدا لإنتاج صور عالية التباين. في هذه الحالة، يستخدم الصيدلي جهاز الأشعة التي تديرها تحميل مع حل راتنج مو-99، و الافراج عن TC-99m، مباشرة في العيادات والمستشفيات. وقعت كل من شركة نورث ستار الطبية وشركة SHINE Medical Technologies في ولاية ويسكونسن اتفاقية تعاون مع الإدارة الوطنية للسلامة النووية لزيادة إنتاج النظائر المحلية ، كما شارك باحثون في ORNL في عدد من البرامج المصممة للحفاظ على Mo-99 خالية من HEUs. مشاريع R & D.  "استفاد أصحاب NorthStar وغيرهم من شركاء التعاون من التطوير التقني المدعوم من الوكالة الوطنية للسلامة النووية للمختبر الوطني. ويعكس عمل ORNL قيمة التعاون وسيمكن عمليتنا من استخدام الأهداف الغنية بالموليبدنوم. وقال جيمس ت. هارفي نائب رئيس نورثستار وكبير مسؤولي العلوم إن المواد أكثر كفاءة. إبداعات الطلاب استقرت باستخدام النيوترونات التقاط المواد عملية التصوير الشعاعي للثدي لإنتاج مو-99. هذا SHINE بنود مماثلة، لأنه يستخدم مسرع، ولكن لأنها لا تنطوي على اليورانيوم تختلف. وفي المقابل، قصف مسرع الإلكترون إثراء مو -100 الهدف ستة أيام، والتي سيكون لها قوية أشعة γ، ضرب النيوترون من الخليط، لإنتاج مو-99. تدفق الهليوم لإزالة الحرارة في النظام، وبالتالي فإن المواد اللازمة لتصنيع الأهداف يحتاج صعبة بما فيه الكفاية على الصمود في وجه الضغوط، ولكن لا تزال خفيفة جدا، فإنه يمكن حله بسرعة، من أجل استعادة النظير. المشكلة الوحيدة هي أن الـ Mo-100 المركّز ليس رخيصاً ، فقد حدد ORNL الهدف الأولي ، وهو مادة خام نصف دولار فقط يحتاج إلى إنفاق آلاف الدولارات ، بالإضافة إلى أن معدل تحويل الإلكترون في مسرّع التصادم أقل من معدل Mo-100. 10٪ ، وهو ما يعني أنه يجب على نورث ستار استعادة وإعادة تدوير الأجهزة الإلكترونية المتبقية. يوضح ريك لودين ، وهو عالم المعادن المسؤول عن تطوير المواد المستهدفة وتقنيات التصنيع ، في ORNL: "في كل مرة تتم فيها معالجة البودرة ، يتم طحنها وفحصها ورشها وما إلى ذلك. الهدف هو عدم وجود نفايات".  أولاً ، قام باحثو ORNL باختلاط مسحوق الموليبدينوم مع بوليمر قابل للذوبان في الماء واستخدام التجفيف بالرش لتجميع الجسيمات الصغيرة في تكتلات كروية أكبر ، وبعد ضغط وتسخين المسحوق المجفف بالرش ، أنتجت حلا قويا وسريع الذوبان. الأقراص ذات التفاوتات الضيقة الأبعاد ، لسوء الحظ ، عند تسخين الأقراص باستخدام أشعة الليزر لمحاكاة الظروف داخل مسرع NorthStar ، فهي مشوهة بسبب التسخين غير المتساوي على المادة. من خلال العمل مع علماء مواد ORNL ، جيم كيغانز ، وبريان ، و Lowden ، قرروا حل العديد من المشاكل مع تجميعات الهدف على أقراص الطباعة ثلاثية الأبعاد ، بما في ذلك الحاجة إلى تغيير قطر وسماكة القرص بسبب تصميم مكونات المسرع. شرح بريان ، "هذا هدف مثير". تعاونت ORNL مع مصممي Los Alamos لتشغيل نظام التسريع واستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 3D لطباعة الأشكال والمكونات التمثيلية ، وتم إرسال المواد إلى الكيميائيين في Agung بحيث يمكن حلها في العملية التي يتم تطويرها حاليًا. لاستعادة Mo-100 غير المحولة ، تكون هذه العملية مستدامة لأنه يتم إرجاع المترسب المعاد تدويره إلى ORNL بحيث يمكن معالجته في مخزون الطباعة ثلاثية الأبعاد للتجميع القادم. وقال لودين: "إن العملية كلها الآن أربع خطوات فقط ، وليس العشرات". نظرًا لأن الموليبدينوم له نقطة انصهار عالية تبلغ 2600 درجة مئوية ، فقد قام ORNL بتركيب ليزر خاص بقدرة 400 واط في نظام صهر الليزر Renishaw ، كما قام Renishaw ببناء قرص صغير الحجم يمكنه استيعاب كمية أصغر من Mo-100 لتوفير التكلفة: قامت ORNL أيضاً بتركيب نظام بلازما بقدرة 15000 واط يمكنه استرداد المواد التي يتم ذابها بالليزر بواسطة تكتلات الموليبدينوم التي تجف بالرش لصنع جسيمات كروية كثيفة إلى مواد طباعة ثلاثية الأبعاد. سيركز باحثو ORNL الآن على وصف خصائص المادة للمكون المستهدف. "90 ٪ من الموليبدينوم 3D الطباعة ليس لديها الكثير من البيانات. نحن في الأساس فتح طرق جديدة ، وخاصة بالنسبة لمثل هذا التطبيق الفريد" وقال Lowden. |
 |
|