Revista si suplimente
MarketWatch
Inapoi Inainte

Centrul de izotopi stabili uşori al INCDTIM Cluj - suport pentru dezvoltarea unor domenii strategice

29 Septembrie 2014



• Soluţii inovative pentru energetica nucleară şi ecologie

Pe piaţa mondială există o mare cerere de compuşi marcaţi cu izotopi stabili, utilizaţi ca trasori naturali ce pot fi înglobaţi în cele mai diverse molecule şi utilizaţi în numeroase aplicaţii. Centre cu preocupări de cercetare şi producere a izotopilor stabili uşori sunt relativ puţine şi nu acoperă cerinţele în continuă ascensiune.

Preocupările privind separarea izotopilor stabili la INCDTIM Cluj Napoca au început în anii ‘60 prin abordarea, în premieră naţională, a separării izotopilor hidrogenului în scopul determinării tehnologiei de separare a apei grele, material nuclear şi strategic de mare importanţă. Încununate de succes, cercetările derulate aici au dus la proiectarea şi construirea pilotului productiv de la Râmnicu Vâlcea şi, ulterior, la construirea Uzinei de Apă Grea de la Drobeta Turnu Severin.

Colectivul specializat în tehnologii izotopice a abordat succesiv tematici privind separarea izotopilor litiului, borului, azotului, carbonului, oxigenului, argonului, kriptonului şi neonului prin diferite metode: schimb chimic, distilare criogenică, termodifuzie. În paralel, specialiştii centrului au dezvoltat atât tehnici şi tehnologii de producere a compuşilor organici şi anorganici marcaţi cu izotopi ai hidrogenului, azotului, carbonului şi oxigenului cât şi marcarea unor aminoacizi şi a unor molecule sau complecşi organici.



Utilizări ale compuşilor marcaţi
Pe plan internaţional se constată o creştere a preocupărilor în domeniul izotopilor stabili, atât în privinţa cercetărilor fundamentale, a celor de dezvoltare, cât şi a aplicaţiilor, iar utilizarea compuşilor marcaţi manifestă o remarcabilă diversificare. Între aplicaţiile recente, de mare interes, se pot enumera:
• producerea izotopului 13C la o concentraţie mai mare de 10% at. permite utilizarea lui într-o serie de domenii de cercetare (medicină, biologie etc.);
• utilizarea izotopului 18O în medicina nucleară pentru PET (Positron Emission Tomography), tehnologie imagistică de mare acurateţe utilizată în neurologie şi în depistarea timpurie a tumorilor canceroase;
• utilizarea apei dublu marcate cu deuteriu şi 18O pentru studiul obezităţii şi metabolismului uman;
• utilizarea spectroscopiei RMN în analize directe privind metabolismul uman;
• punerea în evidenţă prin IRM (imagistică de rezonanţă magnetică) a schimbărilor metabolice din creierul uman care ajută la diagnosticarea timpurie a bolii Alzheimer şi a altor disfuncţionalităţi neuropsihiatrice.
• utilizarea izotopului 13C în testul de respiraţie pentru diagnosticarea ulcerului cauzat de bacteria Helicobacter pylori;
• folosirea compuşilor marcaţi cu 15N în agricultură pentru studiul eficienţei îngrăşămintelor cu azot, în medicină – prin aminoacizi marcaţi cu 15N - pentru studiul bolilor hepatice, în studii legate de utilizarea combustibilului de tip nitrură în centrale nucleare de producere a energiei electrice etc.
Centrul de cercetare pentru izotopi stabili uşori este o infrastructură de cercetare tehnologică şi inovare, constituindu-se ca suport al activităţii de cercetare dezvoltare în domeniile strategice: dezvoltare durabilă, energie, mediu, sănătate, biotehnologii, materiale, procese şi produse inovative, alimentaţie etc.



Instalaţii de cercetare şi producere a unor izotopi stabili
Centrul dispune de baza materială specifică cercetărilor în domeniul izotopilor stabili concretizată prin: instalaţii pilot experimentale, aparatură pentru analize fizico-chimice (MS şi RMN).
- Instalaţia de cercetare tehnologică şi producere a 15N prin schimb izotopic între acid azotic şi oxizi de azot constă din trei unităţi, capabile să producă acid azotic de concentraţie izotopică de peste 99% at. 15N.
Nivelul de concentraţie atins, la o funcţionare în regim productiv de 2.000 grame 15N/an a calificat Centrul INCDTIM pentru o colaborare foarte bună cu alte centre de producere şi utilizare a izotopilor stabili din lume, în mod special cu Agenţia de Energie Atomică de la Viena.
Produsul realizat a permis abordarea unor tehnologii de înaltă eficienţă izotopică de marcare a unor substanţe cu 15N. Experienţa acumulată a permis participarea echipei de specialişti în separări izotopice la programul energetic nuclear european, în domeniul creării de combustibili pentru reactoarele nucleare de generaţia a IV-a. Având în vedere faptul că utilizarea combustibililor nucleari de tip nitrură impune prepararea acestora cu 15N, tehnologia de preparare a acestui izotop trebuie să aibă două caracteristici foarte importante: să permită obţinerea unei concentraţii de peste 99 at.% 15N şi să poată asigura cantităţi de ordinul zecilor de kg. pe an la un preţ cât mai mic. Colectivul din INCDTIM lucrează, în cadrul proiectului FP7 – Euratom „ASGARD” la mărirea eficienţei de producere a izotopului 15N.
Instalaţia experimentală de separare a 13C prin distilarea criogenică a monoxidului de carbon.
Este construită integral în INCDTIM, permite montarea unei cascade de trei coloane care pot fi utilizate în paralel sau înseriate din punctul de vedere al curgerii fluidului de lucru şi este deservită de o instalaţie de producere a azotului lichid, agentul de răcire utilizat în acest proces. Monoxidul de carbon utilizat pentru alimentarea continuă a instalaţiei experimentale este produs şi purificat pe o instalaţie proprie, iar gazul ultrapu, sărăcit izotopic, poate fi utilizat în producerea de nanotuburi de carbon şi în alte domenii ştiinţifice sau industriale.
Instalaţia experimentală constituie subiectul colaborării ştiinţifice şi tehnologice între INCDTIM şi Universitatea Tehnică Cluj Napoca – care îşi propune automatizarea completă, studiul separării izotopice la funcţionarea în paralel şi în serie a celor trei coloane şi pregătirea transferului tehnologic în industrie.
Instalaţia experimentală de separare a 13C prin schimb chimic CO2 – carbamat permite montarea coloanelor de separare cu diametre de până la 40 mm şi este complet automatizată.
Metoda de separare prin schimb chimic este o alternativă la separarea criogenică a 13C, dar cele două pot fi utilizate în tandem, etapa finală fiind cea de schimb chimic. În plus, separarea bună şi costurile de exploatare reduse califică metoda pentru separarea izotopului radioactiv 14C. Izotopul 14C ia naştere în reactoarele nucleare moderate cu grafit. Scoaterea din funcţiune a acestor reactoare vechi, programată pentru anii care urmează, creează o problemă ecologică majoră legată de stocarea cantităţii foarte mari de grafit radioactiv. Utilizarea schimbului chimic CO2 – carbamat poate fi o soluţie eficientă şi viabilă, iar produsul 14CO2 îmbogăţit are o piaţă în continuă creştere în industria farmaceutică.



Parerea ta conteaza:

(0/5, 0 voturi)

Lasa un comentariu



trimite