La cromatografia ionica ad alta pressione, che utilizza una pompa ad alta pressione per consentire una separazione più rapida degli ioni, è uno dei modi più rapidi ed efficienti per eseguire le separazioni chimiche.

Il problema:i moderni HPIC elettronici non sono costruiti per resistere all'ambiente ad alta radiazione di una cella calda o ad alcuni dei forti solventi chimici utilizzati per separare i radioisotopi dai contaminanti.

"La radiazione in una cella calda distruggerebbe quei componenti, "ha detto Kevin Gaddis, tecnico di chimica degli isotopi arricchiti.

Quindi i tecnici dell'ORNL che elaborano radioisotopi da bersagli irradiati, come l'attinio-225 da bersagli di torio, hanno dovuto fare affidamento su un metodo più lento:la gravità. Invece di usare l'elettropompa per spingere soluzioni contenenti sottoprodotti dal bersaglio di torio irradiato attraverso una colonna, le soluzioni sono alimentate dall'alto, con le separazioni che gocciolano.

"A volte può essere noioso, " Ha detto Gaddis. "Ci vuole un po '."

Gaddis, uno degli scienziati dell'ORNL che lavora al progetto di produzione Tri-Lab Ac-225 con scienziati di Los Alamos e Brookhaven, ha cercato un modo per sfruttare la moderna tecnologia HPIC per accelerare la produzione di Ac-225, per il quale c'è una forte domanda a causa del suo uso nei trattamenti contro il cancro.

Negli ultimi quattro anni, sta costruendo un HPIC automatizzato in grado di essere utilizzato in una cella calda e ora ha un prototipo testato, documenti di invenzione e un agente di brevetto.

"Molte aziende stanno cercando di ottenere separazioni, " disse Gaddis, ma a sua conoscenza, il suo HPIC è l'unico adatto per l'uso in una cella calda.

Gaddis ha iniziato progettando il sistema in modo che il computer e la pompa elettronica potessero essere posizionati all'esterno della cella calda, per consentire l'accesso all'operatore. Ha spogliato la parte del sistema che si troverà all'interno "fino alle ossa nude, " realizzazione di un pannello di controllo semplificato con valvole ad azionamento pneumatico per controllare il flusso di liquido attraverso il sistema e per cambiare i prodotti chimici pompati. Il componente che contiene le colonne, in cui fluiscono l'Ac-225 e altri sottoprodotti quando vengono separati, è progettato in modo che ogni colonna possa muoversi indipendentemente senza urtarne un'altra quando viene spostata dall'operatore con i bracci manipolatori automatizzati.

"Quel modo, è molto facile da caricare, e possiamo raccogliere un prodotto pulito, " Egli ha detto.

Che la lavorazione deve essere controllata da bracci manipolatori, non da mani d'uomo, ha presentato sfide nella progettazione. Oltre alla distanza tra le colonne e alla necessità di interruttori delle valvole facili da invertire, i cappucci che sigillano le colonne dovevano poter essere avvitati saldamente dai manipolatori. Gaddis ha finito per far stampare in 3D dei cappucci personalizzati sul posto.

"La nostra preoccupazione n. 1 era, "Possiamo riparare una perdita all'interno della cella con il manipolatore?'", ha detto Gaddis. "Una perdita potrebbe sprecare o contaminare l'Ac-225."

Durante i test all'inizio di quest'anno in una struttura specializzata di simulazione di celle calde presso l'ORNL, Gaddis ha provocato una perdita ed è stato in grado di ripararla rapidamente con il manipolatore che impugnava una chiave inglese.

Un test nella struttura in cui Gaddis ha fatto scorrere l'acqua fredda attraverso il sistema ha mostrato che potrebbe eseguire la quarta fase di separazione nel processo a più fasi, la rimozione dei lantanidi adiacenti, nel 75% in meno di tempo rispetto all'utilizzo del sistema alimentato per gravità. La sua ricerca è stata presentata a una conferenza, e ha intenzione di pubblicarlo pure.

"Idealmente, se possiamo ridurre la separazione da quattro ore a un'ora, possiamo ottenere più prodotto fuori, " ha detto. "Ac-225 è molto richiesto, e ha un'emivita così breve, poco meno di 10 giorni. Le ore contano."

Avendo implementato i suggerimenti di diversi colleghi esperti nel lavoro con le celle calde, Gaddis spera di avere il sistema HPIC automatizzato installato nella cella calda utilizzata per la produzione di Ac-225 entro l'autunno. È anche sua speranza che il sistema possa essere utilizzato per più delle sei separazioni necessarie per elaborare l'Ac-225 e, in definitiva, nella separazione di altri isotopi.

"Mi piacerebbe radere più tempo libero, " ha detto. "Ogni tempo è prezioso."

Gaddis è arrivato all'ORNL cinque anni fa dopo aver lavorato come tecnico chimico presso lo stabilimento di Bioscienze industriali di DuPont a Vonore, Ten.

"Prima di venire all'ORNL, Ho deciso che posso lavorare in qualsiasi lavoro di chimica, ma se posso fare qualcosa per aiutare le persone o per aiutare il pianeta, mi piacerebbe farlo, " Ha detto Gaddis. "Essere in grado di lavorare con gli isotopi che vengono utilizzati per curare il cancro, HIV, e altre malattie è meraviglioso. Mi emoziono ogni giorno per andare al lavoro".