p Um minúsculo frasco de pó cinza produzido no Laboratório Nacional de Oak Ridge do Departamento de Energia é a espinha dorsal de um novo experimento para estudar os intensos campos magnéticos criados em colisões nucleares. p O novo experimento no colisor de íons pesados ​​relativísticos do Brookhaven National Laboratory, acabado de completar, esmagou núcleos de rutênio-96 para entender melhor uma forma de matéria presente no início do universo - e assim avançar no entendimento da física nuclear fundamental.

p O experimento exigiu 500 miligramas do isótopo raro, rutênio-96, que não estava disponível em nenhum lugar do mundo. O esforço de produção do ORNL exigiu quatro meses de produção ininterrupta, após anos de pesquisa e desenvolvimento para produzir o material. O próprio metal rutênio é um dos elementos mais raros da Terra e o isótopo específico exigido por Brookhaven representa menos de 5% dos suprimentos naturais. Para que o experimento de física tenha sucesso, a porção de rutênio-96 na amostra de teste teve que ser aumentada para mais de 92 por cento, levando os pesquisadores a usar métodos de enriquecimento recentemente desenvolvidos.

p "A campanha representa a primeira produção sustentada de rutênio enriquecido nos Estados Unidos desde 1983, "disse David Dean, Diretor de Laboratório Associado da Diretoria de Ciências Físicas do ORNL. "Até onde sabemos, o suprimento mundial de Ru-96 havia se esgotado antes desta campanha."

p O estoque de isótopos estáveis ​​dos EUA tem diminuído desde que os calutrons da era do Projeto Manhattan localizados no Complexo de Segurança Nacional Y-12 pararam de operar em 1998, e o inventário de alguns isótopos foi completamente esgotado. O Programa de Isótopos DOE, gerido pelo Office of Nuclear Physics dentro do DOE's Office of Science, ORNL financiado para restabelecer as capacidades domésticas para enriquecimento de isótopos estáveis. Isótopos estáveis ​​são usados ​​na medicina, aplicações industriais e de segurança nacional.

p "Existem isótopos estáveis ​​enriquecidos em falta ou simplesmente indisponíveis, e não queremos depender de outros países para produzi-los, "disse Alan Tatum, Gerente de Produção de Isótopos Estáveis ​​do ORNL. Nesse caso, nenhuma outra opção de produção estava disponível em qualquer lugar do mundo.

p Uma das tecnologias que ORNL desenvolveu é um separador de isótopos eletromagnéticos, ou EMIS, localizado na planta de protótipo de isótopo estável enriquecido do laboratório, que iniciou as operações no ano passado. O sistema EMIS opera vaporizando um elemento como o rutênio na fase gasosa, converter as moléculas em um feixe de íons, e então canalizando o feixe através de ímãs para separar os diferentes isótopos.

p "Quando você transporta um feixe de partículas carregadas através de um ímã, ele dobra a viga em um raio diferente, dependendo da massa, "Tatum disse." Cada isótopo tem uma massa diferente e, portanto, será coletado em um bolso diferente. "

p Uma vez que os isótopos são depositados nas bolsas, eles são raspados e processados ​​quimicamente para garantir que a pureza do material atenda às especificações necessárias. Para cumprir o prazo de Brookhaven, A equipe do ORNL entrou em modo de produção 24 horas por dia, 7 dias por semana, conduzindo esse processo meticuloso em turnos ininterruptos por quatro meses.

p O sistema EMIS é teoricamente capaz de lidar com quase qualquer elemento da tabela periódica, mas as propriedades químicas únicas do rutênio o tornam um dos materiais mais difíceis de manipular. Comparado com outros metais preciosos, por exemplo, O rutênio tem um ponto de fusão e ebulição extremamente alto.

p "É por isso que estamos aqui. Se for fácil, outras pessoas fazem isso. Se for dificil, nós fazemos, "disse Kevin Hart, distinto cientista e gerente do programa de isótopos ORNL.

p Brian Egle, principal engenheiro de projeto EMIS, observa que a aparente simplicidade do processo desmente seus desafios.

p "O processo é muito simples:partículas carregadas que se movem através de um campo magnético se separam - isso é o mais básico possível, "disse ele." O diabo está nos detalhes. Muita pesquisa foi feita para conseguir que tudo da maneira certa. Obtendo a matéria-prima vaporizada, ionizado, acelerado, e todos os sistemas de alta tensão e vácuo para funcionar, Tudo ao mesmo tempo, é muito difícil."

p A equipe agora está pesquisando maneiras de aumentar a intensidade do feixe e manter correntes de feixe consistentes, que irá aumentar a eficiência e confiabilidade geral do sistema EMIS. A vantagem deles, diz Tatum, reside nas décadas de experiência do ORNL no campo de isótopos, bem como experiência em física, química e gestão de instalações científicas.

p "ORNL tem uma longa história na produção de isótopos e pesquisa e desenvolvimento, "Tatum disse." O laboratório tem uma forte tradição de produção de isótopos para o Programa de Isótopos DOE para atender às necessidades de isótopos do país. "