Deteksi cepat isotop uranium membantu melindungi bahan nuklir – Majalah Time.com

  • Bagikan
banner 468x60


Ahli kimia analitik di Laboratorium Nasional Oak Ridge Departemen Energi telah mengembangkan cara cepat untuk mengukur rasio isotop uranium dan plutonium yang dikumpulkan pada gesekan lingkungan, yang dapat membantu analis Badan Energi Atom Internasional mendeteksi keberadaan aktivitas atau bahan nuklir yang tidak diumumkan.

“Metode ini dibangun di atas probe mikroekstraksi komersial untuk secara langsung mengambil sampel padatan dan kemudian mengekstrak analit dari permukaan dan ke dalam larutan yang mengalir,” kata Benjamin Manard dari ORNL. Dia memimpin studi bukti konsep, yang menunjukkan bahwa mekanisme pengambilan sampel ini efektif dalam mengekstraksi bahan aktinida (misalnya, uranium dan plutonium) dari gesekan lingkungan. Kertas membuat sampul depan jurnal Kimia Analisis.

Inovasi ini dapat membantu Jaringan Laboratorium Analitik IAEA, atau NWAL, yang mencakup ORNL, menganalisis sampel yang dikumpulkan dari fasilitas di seluruh dunia. Koordinator DOE NWAL dan rekan penulis Brian Ticknor mengatakan, “Metode ekstraksi mikro, jika mencapai presisi dan akurasi yang sesuai, dapat memungkinkan throughput sampel yang lebih tinggi dan waktu penyelesaian yang lebih cepat.”

Probe mikroekstraksi berukuran pena dalam produk Plate Express Advion menggunakan “vakum basah” untuk memobilisasi material dari permukaan gesekan. Tim Manard memasangkan probe ke instrumen yang memasukkan bahan yang diekstraksi ke plasma – gas terionisasi yang lebih panas dari permukaan matahari – dan mengukur rasio massa terhadap muatan dari ion yang dihasilkan dari sampel.

“Ini benar-benar sistem yang terintegrasi,” kata Manard. Seorang analis menempatkan gesekan pada tahap ekstraksi, memilih wilayah yang diinginkan dan memulai proses dengan menekan sebuah tombol. Probe mikroekstraksi turun ke sapuan, menyegelnya ke permukaan panggung dan memberikan pelarut asam yang melarutkan setiap aktinida yang ada dalam sapuan. Kemudian larutan yang mengandung aktinida bergerak ke dalam spektrometer massa untuk dianalisis. “Hanya dengan satu klik tombol, Anda beralih dari sampel padat dengan sapuan ke pengukuran isotop,” katanya.

Dengan pendekatan baru untuk menguji padatan ini, rekan penulis Kayron Rogers dari ORNL membuat serangkaian sampel gesekan yang berisi berbagai jumlah standar referensi. Tim mampu mendeteksi sesedikit 50 pikogram uranium – 80 juta kali lebih ringan dari sebutir pasir. Selain itu, para peneliti membuat pengukuran yang tepat dan akurat dari rasio isotop utama dan kecil dari unsur-unsur dalam bahan referensi nuklir. Di dalam studi selanjutnya, mereka menerapkan teknik tersebut pada analisis plutonium.

“Manfaat metodologi ini dapat melampaui analisis bahan nuklir, ke banyak aplikasi yang membutuhkan analisis unsur langsung,” kata Manard.

Secara tradisional, analis memeriksa sampel abu di tungku sebelum pencernaan asam dan pemisahan kimia yang panjang. Proses dari pengabuan hingga analisis biasanya bisa memakan waktu hingga 30 hari. “Tujuan dari proyek ini adalah untuk mengurangi langkah-langkah di awal – pengabuan dan pembubaran,” kata Manard. “Jika kita bisa mencicipi sapuan secara langsung, kita tidak harus melalui proses mencoba mengubah sapuan menjadi cairan.”

Para peneliti bekerja di Pusat Ilmu Forensik Ultra-Trace ORNL, sebuah pusat layanan dan fasilitas penelitian yang menyediakan keahlian dan instrumentasi spektrometri massa anorganik yang canggih. “Proyek ini menyatukan ide dan teknologi yang dikembangkan di ORNL yang dapat memberikan perubahan revolusioner berikutnya pada metodologi pengambilan sampel lingkungan,” kata rekan penulis Cole Hexel, yang memimpin Grup Spektrometri Massa Kimia dan Isotopik lab.

Para peneliti sangat antusias dengan eksperimen yang akan dilakukan selama dua tahun ke depan yang akan menguji keserbagunaan metodologi.

Pendekatan inovatif yang dipimpin oleh rekan penulis Shalina Metzger adalah dengan menempatkan kolom kromatografi antara probe mikroekstraksi dan spektrometer massa dan mengalirkan larutan yang mengandung aktinida melalui tabung penghubung. Sedangkan kolom akan memungkinkan uranium mengalir, itu akan mempertahankan plutonium untuk elusi dan pengukuran nanti. Pendekatan ini akan meningkatkan sensitivitas dan identifikasi unsur.

Selama studi mereka, para peneliti menemukan bahwa asam nitrat menurunkan kepala probe mikroekstraksi. Percobaan masa depan akan berusaha untuk mengoptimalkan kondisi pelarut untuk mengekstraksi aktinida dalam berbagai bentuk kimia. “Kami juga menggunakan fasilitas pencetakan 3D unik ORNL untuk membuat komponen dengan polimer yang lebih tahan terhadap pelarut ekstraksi,” kata Manard.

Pada akhirnya, para peneliti ORNL berharap dapat mengembangkan kemampuan untuk membedakan analit individu yang dikumpulkan dengan sekali gesek untuk memberikan gambaran holistik dari aktivitas fasilitas yang diperiksa. Metodologi ekstraksi mikro dan spektrometri massa yang digabungkan menunjukkan harapan sebagai pendekatan revolusioner menuju aspirasi itu. Tim Manard berharap penelitian tahun-tahun mendatang akan terbukti bermanfaat dan mengubah tujuan ini menjadi kenyataan.

Judul makalahnya adalah “Analisis Isotopik Uranium Langsung dari Permukaan Gesek oleh Microextraction-ICP-MS.”

Sumber: ORNL





Source link

  • Bagikan