ORNL entwickelte 3D-Edelstahl Zieldruck medizinischen Isotope zu produzieren

3D-Druck In zunehmendem Maße wird es verwendet, um eine Vielzahl von Endprodukten herzustellen, aber es kann auch den Forschern helfen, ihre ultimativen Ziele zu erreichen.Ein gutes Beispiel dafür ist ein neues Projekt, ORNL, Tennessee, das von American Energy betrieben wird. Das Department (DOE) betreibt und war für viele 3D-Druckinnovationen verantwortlich und unterstützte diese durch Forschungs- und Entwicklungsarbeiten.

Das Stamm-radioaktive Isotop Molybdän-99 (Mo-99), ein kurzlebiges Zerfallsprodukt, das in den letzten Jahren in den Vereinigten Staaten hergestellt wurde, war in den späten 1980ern ... bis jetzt .. Das Tc-99m wurde mit Herzkern-Belastung getestet. Es ist für die Blutfluss-Bildgebung bekannt und das am häufigsten verwendete radioaktive Isotop in der medizinischen diagnostischen Bildgebung.

In diesem Winter FDA genehmigte die erste Partie der inländischen Produktion von Mo-99, ohne den Einsatz von hochangereichertem Uran (HEU). Im Laufe der letzten zehn Jahre die US-Department of Energy National Nuclear Security Administration (NNSA) hat versucht, Mo-99 ohne die Verwendung von hoch angereichertem zu machen Uran.

‚Wir wollen eine volle Kostendeckung Preise für US-kommerzielle Produktion von Molybdän-99 hier in Vorbereitung. Wir freuen uns, die Arbeit ohne den Einsatz von hochangereichertem Uran zu unterstützen.‘ ORNL Mo-99 ist verantwortlich für die Forschung Chris Bryan sagte.

Laut der nationalen Behörde für nukleare Sicherheit verwendet Mo-99 mehr als 40.000 medizinische Verfahren pro Tag in den Vereinigten Staaten, aber 100% werden von ausländischen Lieferanten bereitgestellt, von denen die meisten HEU verwenden, um die Abhängigkeit der Vereinigten Staaten von anderen Ländern zu verringern Mehrere Laboratorien des US-Energieministeriums, darunter das Argonne National Laboratory, das ORNL, das Los Alamos National Laboratory und das Savannah River National Laboratory, bieten nicht-proprietäre nationale technische Unterstützung.

Tc-99m versagte innerhalb von 6 Stunden, während Mo-99 nach 66 Stunden etwas länger blieb.Für diejenigen, die für lange Zeit keiner Strahlung ausgesetzt sein wollen, ist dieser schnelle Abfall gut, aber Tc- kann nicht gespeichert werden. Der 99-Meter-Hersteller war gezwungen, diesen zu liefern, bevor er zu schwach wurde, um kontrastreiche Bilder zu erzeugen.In diesem Fall verwendete der Radiopharmakon eine Vorrichtung, die die Lösungdurch ein mit Mo-99 beladenes Harz leitet und dann Freigabe Tc-99m, direkt in Kliniken und Krankenhäusern zur Verfügung gestellt.

Sowohl NorthStar Medical als auch SHINE Medical Technologies in Wisconsin haben eine Kooperationsvereinbarung mit der National Nuclear Safety Administration unterzeichnet, um die inländischen Isotopenerträge zu erhöhen.Die Forscher von ORNL haben auch an einer Reihe von Programmen teilgenommen, um Mo-99 von HEUs freizuhalten. F & E-Projekt.

"NorthStar und andere Kooperationsabkommen profitierten von der technischen Entwicklung, die von der National Nuclear Safety Agency des National Laboratory unterstützt wurde. Die Arbeit von ORNL spiegelt den Wert der Zusammenarbeit wider und ermöglicht unseren Prozess, molybdänreiche Ziele zu nutzen. Material ist effizienter. "James T. Harvey, Senior Vice President und Chief Science Officer von NorthStar.

Northstar stabilisierte zur Herstellung von Mo-99 Neutronen-Einfang-Material Mammographie-Verfahren. Diese SHINE ähnliche Produkte, weil sie einen Beschleuniger verwendet, sondern weil sie nicht variiert Uran beinhalten. Im Gegensatz dazu ein Bombardement eines Elektronenbeschleunigers angereichert Mo -100 Ziel sechs Tage, die einen starken γ-Strahlen haben würden, schlugen ein Neutron aus dem Gemisch, Mo-99. Heliumstrom zu erzeugen Wärme in dem System zu entfernen, und daher das Material für die Herstellung von Targets muß hart genug Um dem Stress zu widerstehen, aber immer noch sehr leicht, kann er sich schnell auflösen, um die Isotope wiederzugewinnen.

Das einzige Problem ist, dass das konzentrierte Mo-100 nicht billig ist.ORNL legte das ursprüngliche Ziel fest, ein Rohmaterial, das nur einen halben Dollar groß ist, muss noch Tausende von Dollar ausgeben.Zusätzlich ist die Elektronenumwandlungsrate im Crashbeschleuniger geringer als die des Mo-100. 10%, was bedeutet, dass NorthStar die restliche Elektronik zurückgewinnen und recyceln muss.

Rick Lowden von ORNL, ein Metallurge, der für die Entwicklung von Zielmaterialien und Herstellungstechniken zuständig ist, erklärt: "Jedes Mal, wenn das Pulver verarbeitet wird, wird es gemahlen, gesiebt, gesprüht usw. Das Ziel ist keine Verschwendung."

Zunächst mischten ORNL-Forscher Molybdänpulver mit einem wasserlöslichen Polymer und sprühten kleine Partikel zu größeren kugelförmigen Agglomeraten, die nach dem Pressen und Erhitzen des sprühgetrockneten Pulvers eine starke, sich schnell auflösende Lösung bildeten. Scheiben mit engen Maßtoleranzen: Wenn sie die Scheiben mit Lasern erwärmen, um die Bedingungen im NorthStar Accelerator zu simulieren, werden sie durch ungleichmäßige Erwärmung des Materials verzerrt.

In Zusammenarbeit mit den ORNL-Materialwissenschaftlern Jim Kiggans, Bryan und Lowden entschieden sie sich, viele Probleme mit Zielanordnungen auf 3D-Druckplatten zu lösen, einschließlich der Notwendigkeit, den Durchmesser und die Dicke der Scheibe aufgrund des Designs der Beschleunigerkomponenten zu ändern.

Bryan erklärte: "Dies ist ein aufregendes Ziel."

ORNL tat sich mit den Los Alamos-Designern zusammen, um das Beschleunigersystem zu betreiben und Edelstahl 3D zu verwenden, um repräsentative Formen und Komponenten zu drucken.Die Materialien wurden an Chemiker in Agung geschickt, damit sie in dem gerade entwickelten Prozess gelöst werden konnten. Rückgewinnung von nicht umgewandeltem Mo-100 Dieser Prozess ist nachhaltig, da das recycelte Präzipitat in das ORNL zurückgeführt wird, so dass es für die nächste Montage zu einem 3D-Druckmaterial verarbeitet werden kann.

Lowden sagte: "Der ganze Prozess ist jetzt nur vier Schritte, nicht Dutzende." Da mit konstruiert einen hohen Schmelzpunkt von Molybdän beträgt 2600 ° C, eine spezielle Installation ORNL 400 Watt-Laser Melting Renishaw Lasersystem auch eine Renishaw die Größe der Festplatte reduzieren, um kleinere Mengen an Mo-100 aufnehmen sparen Kosten. ORNL installierte ebenfalls ein 15 000-Watt-Plasmasystem, das System kann durch Laserschmelzen Molybdän Agglomerate durch Sprühtrocknung gewonnen werden, so dass die dichten Teilchen sphärisches 3D-Druckmaterial hergestellt sind.

ORNL Forscher konzentrieren sich nun die Materialeigenschaften der Zielkomponente auf die Beschreibung.

'90% Molybdän 3D-Druck ist nicht viel Daten. Im Grunde genommen haben wir neue Wege eröffnen, vor allem für eine solche einzigartige Anwendung. ‚, Sagte Lowden.