アメリカの国家研究所は、プルトニウム-252の生産を1週間以上短縮できる新しい化学プロセスを開発しました。プルトニウム-252は、核反応炉を起動するために使用される希少な放射性同位体であり、さまざまな産業および国家安全保障の用途をサポートしています。オークリッジ国立研究所（ORNL）は、現在西側世界で唯一のプルトニウム-252の生産者です。この研究所は、アメリカが核エネルギーの野心を拡大し、新しい炉技術が導入されるにつれて、この中性子放出同位体の需要が増加すると予測しています。この同位体は、核反応炉を起動し、新鮮な炉燃料を分析するために使用されます。
さらに、石油井のテスト、石炭分析、機器の校正、安全システムなどにも応用されています。
ORNLは、工業連盟のためにこの同位体を生産しており、この連盟は製品の密封放射線源を製造し、世界中の顧客に配布する責任を負っています。需要の増加は、アメリカが国内の核エネルギーを拡大する計画に部分的に関連しています。連邦政策は、2030年までに10基の大型炉の建設を開始する努力を含む核エネルギーの生産能力を増加させることを要求しています。また、既存の炉の最大運転出力を向上させることも求められています。いくつかの企業も、小型の核分裂炉を開発しており、これらの炉は起動時にプルトニウム-252を使用する可能性があります。さらに、行政命令により、アメリカ軍は今後2年間で国内のある陸軍基地に核炉を配備するよう指示されています。
ORNLはプルトニウム-252の生産効率を大幅に向上させる
この同位体の応用は、従来の発電の範疇を超えています。国家安全保障の用途には、燃料棒スキャナーや港湾安全システムが含まれ、産業ユーザーはプルトニウム-252を石油井のテスト、石炭分析、機器の校正などに依存しています。ORNLのプルトニウム-252計画マネージャーであるサマンサ・シュレルは、研究所が生産量を大幅に増加させることを期待していると述べています。シュレルは、これはプルトニウム-252生産の新たなエキサイティングな章であり、この取り組みは重元素の生産効率を向上させ、同時に研究所の内部効率を高めることを目指していると述べました。
ORNLは現在、2年ごとにプルトニウム-252を生産しています。シュレルは、年間生産活動がより効果的であるかどうかを検討しましたが、最終的にはこの方法が経済的および運営上の理由から実行不可能であるとの結論に達しました。その理由は、コスト、限られた熱室の容量、およびこの同位体の比較的短い半減期にあります。したがって、研究所はより効率的な処理を通じて生産量を増やす方法を模索しています。最も有望な変化の1つは、約10年前の放射化学者レティシア・デルモに由来しています。2015年のプルトニウム-252分離活動の際、デルモは異なる溶媒抽出技術を利用してプロセスの冗長なステップを排除できるかどうかを考慮しました。
数十年にわたり、ORNLは二エチルヘキシルリン酸（HDEHP）を使用して、三価のセリウムとランタンを溶解された照射ターゲットから生成された溶液から分離してきました。これらの元素はプルトニウム-252と同時に生成され、処理プロセス中に分離が必要です。既存の方法では、抽出の前に溶液の酸度を大幅に低下させる必要があり、この調整には約1週間かかります。このアイデアをテストするために、デルモは進行中の生産活動からの廃液サンプルの一部を取得しました。この材料は、その放射能を低下させるのに十分な濃度に希釈され、重い遮蔽熱室ではなく、グローブボックス内で研究が行えるようになりました。
これらの実験は、将来のプルトニウム-252生産活動をより効率的にする新しい処理方法の基盤を築きました。
この発見は重要な意義を持ちます。なぜなら、プルトニウム-252の生産は難しく、その応用範囲は核エネルギーから国家安全保障、産業運営にまで及ぶからです。アメリカが核エネルギー艦隊を拡大し、新しい炉技術を開発しようとする中で、西側世界におけるこの同位体の供給効率を向上させることがますます重要になる可能性があります。