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美國(guó)近30年來(lái)首次生產(chǎn)出钚-238

【美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站2015年12月22日?qǐng)?bào)道】 美國(guó)能源部（DOE）橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）近期成功生產(chǎn)出50克钚-238樣本，這是美國(guó)近30年來(lái)生產(chǎn)的首批钚-238。

钚-238是開展空間活動(dòng)所需的放射性同位素電源和熱源的理想燃料。過(guò)去近60年中，美國(guó)在23次成功的空間發(fā)射任務(wù)中發(fā)射了24個(gè)共配備42個(gè)放射性同位素電源系統(tǒng)的空間飛行器（例如衛(wèi)星、登月飛船和空間探測(cè)器）。這些放射性同位素電源系統(tǒng)均以钚-238為燃料（詳見本刊2012年第10期相關(guān)報(bào)道）。

美國(guó)1988年停止了钚-238的生產(chǎn)。從1992年開始，美國(guó)開始利用俄羅斯提供的钚-238來(lái)補(bǔ)充其日漸減少的庫(kù)存。但根據(jù)相關(guān)協(xié)議，俄提供的钚-238不能被用于國(guó)家安全目的。俄2009年9月通報(bào)美能源部，不準(zhǔn)備根據(jù)當(dāng)時(shí)的美俄政府間協(xié)議繼續(xù)提供钚-238；如果未來(lái)需要繼續(xù)提供，則需要簽署新的政府間協(xié)議。

美國(guó)目前僅有35千克（約77磅）钚-238可供航空航天局（NASA）使用，且其中只有一半可以滿足作為放射性同位素電源的要求。這一數(shù)量?jī)H能滿足航空航天局在21世紀(jì)20年代中葉之前擬開展的2至3次空間探索任務(wù)的需求。

作為钚-238的唯一用戶，航空航天局從2014年開始每年向能源部提供約1500萬(wàn)美元，以幫助其恢復(fù)钚-238的生產(chǎn)能力。

經(jīng)過(guò)努力，能源部已恢復(fù)钚-238的生產(chǎn)能力，并成功生產(chǎn)出首批產(chǎn)品。這一生產(chǎn)過(guò)程包括：

·首先，愛達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（INL）將其庫(kù)存的镎-237運(yùn)至橡樹嶺；

·工程技術(shù)人員將氧化镎與鋁混合，并將混合物壓制成高密度芯塊；

·在橡樹嶺的高通量同位素反應(yīng)堆（HFIR）輻照芯塊，從而生成镎-238；镎-238會(huì)快速衰變，從而產(chǎn)生钚-238；

·溶解輻照后的芯塊，并使用化學(xué)工藝將钚與镎分離；

·將分離出來(lái)的钚轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸镄螒B(tài)，運(yùn)至洛斯·阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LANL）貯存，直至制成用于執(zhí)行空間探索任務(wù)的產(chǎn)品；

·分離出來(lái)的镎將循環(huán)使用，以生產(chǎn)更多的钚-238。

在生產(chǎn)出首批钚產(chǎn)品后，研究人員表示未來(lái)將對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分析，以確定其純度以及钚-238的含量；然后再分析生產(chǎn)工藝，并逐步提升工藝的產(chǎn)能。

在航空航天局的持續(xù)資助下，橡樹嶺和愛達(dá)荷將繼續(xù)努力，提升钚-238產(chǎn)能：先達(dá)到每年生產(chǎn)300～400克，然后逐步提升至年均生產(chǎn)1.5千克。

（伍浩松譯 趙 宏校）