ORNL ha sviluppato la stampa 3D target in acciaio inox per la produzione di isotopi medici

Stampa 3D Sempre più spesso viene utilizzato per realizzare una varietà di prodotti per uso finale, ma può anche aiutare i ricercatori a raggiungere i loro obiettivi finali. Un buon esempio è un recente progetto, ORNL, del Tennessee, alimentato da American Energy. Il Dipartimento (DOE) opera ed è stato responsabile di molte innovazioni di stampa 3D, assistendole fornendo attività di ricerca e sviluppo.

Il genitore radioattivo isotopo molibdeno-99 (Mo-99), un prodotto di decadimento di breve durata prodotto negli Stati Uniti l'ultima volta, era alla fine degli anni '80 ... fino ad ora Il Tc-99m è stato testato per lo stress nucleare del cuore. Noto per l'imaging del flusso sanguigno, è l'isotopo radioattivo più comunemente utilizzato nell'imaging diagnostico medico.

Questo inverno, FDA ha approvato il primo lotto di produzione nazionale di Mo-99, senza l'uso di uranio altamente arricchito (HEU). Negli ultimi dieci anni, il US Department of National Nuclear Security Administration Energy (NNSA) ha cercato di rendere Mo-99 senza l'uso di altamente arricchito uranio.

'Vogliamo un pieno recupero dei costi per i prezzi degli Stati Uniti la produzione commerciale di molibdeno-99 qui in preparazione. Siamo lieti di assistere il lavoro senza l'uso di uranio altamente arricchito.' ORNL Mo-99 è responsabile della ricerca Chris Bryan ha detto.

Secondo la National Nuclear Safety Administration, il Mo-99 usa più di 40.000 procedure mediche al giorno negli Stati Uniti, ma il 100% è fornito da fornitori stranieri, la maggior parte dei quali usa HEU. Per ridurre la dipendenza degli Stati Uniti da altri paesi, è Diversi laboratori del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, tra cui l'Argonne National Laboratory, l'ORNL, il Los Alamos National Laboratory e il Savannah River National Laboratory, forniscono finanziamenti di supporto tecnico nazionale non proprietari.

Tc-99m non è riuscito entro 6 ore, mentre il Mo-99 è rimasto leggermente più lungo dopo 66 ore.Per coloro che non vogliono essere esposti alle radiazioni per un lungo periodo, questo rapido decadimento è buono, ma Tc- non può essere memorizzato. Il produttore di 99m è stato costretto a fornirlo prima che diventasse troppo debole per produrre immagini ad alto contrasto.In questo caso, il radiofarmacizzatore ha utilizzato un dispositivo che esegue la soluzione attraverso una resina caricata con Mo-99, quindi Rilascio Tc-99m, fornito direttamente in cliniche e ospedali.

Sia NorthStar Medical che SHINE Medical Technologies in Wisconsin hanno firmato un accordo di cooperazione con l'Amministrazione nazionale per la sicurezza nucleare per aumentare i rendimenti degli isotopi domestici, i ricercatori dell'ORNL hanno anche partecipato a una serie di programmi progettati per mantenere il Mo-99 privo di HEU. Progetto di ricerca e sviluppo.

"NorthStar e altri titolari di accordi di cooperazione hanno beneficiato dello sviluppo tecnico sostenuto dall'Agenzia nazionale per la sicurezza nucleare del laboratorio nazionale, il lavoro di ORNL riflette il valore della cooperazione e consentirà al nostro processo di utilizzare obiettivi ricchi di molibdeno. Il materiale è più efficiente. "Ha dichiarato il vicepresidente senior e responsabile scientifico della NorthStar, James T. Harvey.

NorthStar stabilizzato mediante cattura di neutroni di processo mammografia materiale per la produzione di Mo-99. Questo SHINE oggetti simili, perché utilizza un acceleratore, ma perché non coinvolgono uranio variare. Al contrario, un bombardamento di un acceleratore di elettroni arricchita Mo -100 obiettivo di sei giorni, che avrebbe un forte gamma-raggi, un neutrone colpito dalla miscela, per la produzione di Mo-99. flusso di elio per rimuovere il calore nel sistema, e quindi il materiale per la realizzazione degli obiettivi di bisogno abbastanza duro per sopportare lo stress, ma ancora molto leggero, può essere rapidamente dissolto, al fine di recuperare l'isotopo.

L'unico problema è concentrata Mo-100 non è economico. ORNL ha sviluppato il bersaglio iniziale, materie prime solo un mezzo dollaro dimensioni ancora costano migliaia di dollari. Inoltre, la conversione elettronico colpito l'acceleratore è inferiore al Mo-100 10%, il che significa che NorthStar deve recuperare e riciclare l'elettronica rimanente.

Rick Lowden di ORNL, un metallurgo incaricato di sviluppare materiali target e tecniche di produzione, spiega: "Ogni volta che la polvere viene lavorata, viene macinata, schermata, irrorata, ecc. L'obiettivo è zero rifiuti".

In primo luogo, i ricercatori ORNL polvere di molibdeno viene miscelato con un polimero idrosolubile, il metodo di essiccazione a spruzzo in combinazione di piccole particelle in agglomerati sferici grandi. Dopo la pressatura e riscaldando l'atomizzato prodotto avente una dissoluzione forte e veloce strette tolleranze dimensionali del disco. Purtroppo, quando sono riscaldati con un laser per simulare condizioni all'interno dell'acceleratore disco NorthStar, poiché l'irregolarità del riscaldamento di materiali, essi sono distorti.

ORNL quando si lavora con materiali scienziato Jim Kiggans, Bryan e Lowden, hanno deciso di risolvere molti problemi nel montaggio attraverso la stampa 3D disco di destinazione, tra cui, grazie al design del elemento acceleratore, il diametro del disco e lo spessore devono essere cambiati.

Bryan ha spiegato, 'Questo è un obiettivo entusiasmante.'

ORNL ha collaborato con i progettisti di Los Alamos per eseguire il sistema di accelerazione e utilizzare l'acciaio inossidabile 3D per stampare forme e componenti rappresentativi.I materiali sono stati inviati ai chimici in Agung in modo che potessero essere dissolti nel processo attualmente in fase di sviluppo. Per recuperare il Mo-100 non convertito, questo processo è sostenibile perché il precipitato riciclato viene restituito all'ORNL in modo che possa essere trasformato in uno stock di stampa 3D per il prossimo assemblaggio.

Lowden ha dichiarato: "L'intero processo ora ha solo quattro passaggi, non dozzine". Poiché avente un punto di fusione elevato di molibdeno è di 2600 ° C, una speciale installazione ORNL laser 400 watt fusione sistema laser Renishaw, anche costruito un Renishaw ridurre le dimensioni del disco, per accogliere minori quantità di Mo-100 per risparmiare costo. ORNL inoltre installato un sistema di plasma 15, 000 watt, quale sistema può essere recuperato mediante laser agglomerati fusione molibdeno mediante essiccamento a spruzzo, in modo che le particelle dense sono realizzati sferica materiale stampa 3D.

i ricercatori ORNL si concentrerà ora a descrivere le caratteristiche del materiale del componente di destinazione.

'90% della stampa 3D molibdeno non sono molti dati. In sostanza, stiamo aprendo nuove strade, soprattutto per un'applicazione unica. 'Detto Lowden.