下一代電磁同位素分離器

　　為了使美國在稀有的外來元素方面自給自足，橡樹嶺國家實驗室（ORNL）開發了最新一代的電磁同位素分離器（EMIS），以收獲整個周期表的穩定同位素。在第二次世界大戰期間，致力于為盟國開發世界上第一顆原子彈的曼哈頓項目的科學家們需要一種方法來分離裂變同位素鈾235和非裂變同位素鈾238。在除了時間之外基本上沒有任何資源的情況下，他們嘗試了幾種不同的技術，其中一種是回旋加速器的衍生產品，稱為加利福尼亞大學回旋加速器（calutron）。

　　回旋加速器的工作原理是在氣態原子中誘發電荷，然后在電場中對其進行加速。然后這些加速的原子被一個磁場所偏轉。聰明之處在于，原子越重，它被偏轉的程度就越小。就鈾而言，U23?原子的偏轉程度低于U23?原子，將它們分離出來。

　　美國穩定同位素生產和研究中心

　　盡管這種生產裂變鈾的方法在戰后基本上被放棄，轉而采用其他方法，但ORNL還是開發了生產穩定同位素的原理。也就是說，特定同位素的純樣品是完全沒有放射性的。這些被廣泛用于各種應用，包括水和土壤管理、環境研究、營養評估和法醫學。

　　然而，ORNL在1998年關閉了其曼哈頓時代的卡魯特儀，使得美國依賴外國來源的這些難以生產的同位素來補充日益減少的國內供應。其中第一個在2018年生產了500毫克的稀有同位素釕-96，這是世界上任何地方都沒有的。

　　今天，橡樹嶺最新的第三代EMIS-3裝置的性能超過了老式的Calutrons，而后者有點不穩定。它們難以解決質量相近的同位素之間的差異，有時只能分離出一個序列中的每一個其他同位素。這意味著同位素必須分批進行處理和再處理，以實現適當的分離。新機器在這方面要好得多，可以處理周期表中較重的元素，如用于核醫學和放射學的鐿-176。其他鐿的同位素也被用于量子計算。

　　2018年，ORNL的EMIS生產了500毫克的稀有同位素釕-96

　　此外，EMIS-3可以同時分離不同的同位素，因為每個EMIS單元可以獨立運行，而不是需要依次連接到一起才能完成工作。它們還可以在幾周內重新配置，而氣體離心機同位素分離器（GCIS）則需要幾年時間。

　　一個新的EMIS設施正在建設中，預計將于2030年投入使用。

　　橡樹嶺濃縮科學和工程部穩定同位素研究、開發和生產部門負責人Brian Egle說："EMIS-3的好處是它是一個非常堅實的平臺，可以進一步發展。它是極其模塊化的，這使設計具有很大的靈活性。當你關注整個周期表時，靈活性是非常重要的。如果我們需要為不同的毒性或危險性增加額外的安全工程控制，這很容易做到。"