回覆列表
  • 1 # cnBeta

    為助力美國深空探測器的發展,橡樹嶺國家實驗室(ORNL)的科學家們剛剛取得了一項重要的進展 ——

    透過改進關鍵步驟的自動化流程,大幅提升了透過發射熱發生器(RTG)來製造鈽-238(PU-238)核燃料的生產效率。

    據悉,ORNL 科學家將氧化鋁 - 鋁顆粒的生產過程交付給了機器,有望到 2025 年的時候,將核燃料產量增加到每年 1.5 千克(3.3 磅)。

    【配圖來自:ORNL,下同】

    NASA 希望向外太陽系傳送更多的無人探測器,與此同時,還要向火星發射核動力探測器、並在月球佈置載人宇航的前哨站。

    目前面臨的一個瓶頸是,該機構的 PU-238 核燃料儲量,已經減少到了 35 公斤(77 磅)以下。

    為了增加庫存,ORNL 必須透過已獲得的資金,拿去生產深空任務所需的更多核燃料。畢竟在距離太陽如此之遠的地方,光伏電池板已經指望不上了。

    需要指出的是,PU-238 是一種不穩定的鈽同位素。當它自然衰變成鈾-234 時,會產生 0.5 瓦的熱能。

    發射熱發生器(RTG)可以利用這種熱量來發電,從而為航天器提供動力。自 20 世紀 60 年代以來,該系統一直運作良好,只是製備 PU-238 的過程有些費力。

    為製造鈽同位素,ORNL 先是將 ne -237(NP-237)轉化為氧化 ne,然後與鋁混合、壓制成緻密的顆粒。

    接著讓它們透過實驗室的高通量同位素反應器,利用輻射將 NP-237 轉變成 NP-238(其衰變成 PU-238)。

    然後對鈽進行化學處理,將淨化後的它變成燃料芯塊。尷尬的是,其中涉及太多的手工操作,嚴重拖慢了生產效率。

    此前,ORNL 每週只能生產 80 顆粒。但在全新的部分自動化的生產流水線上,其產量已提升至每週 275 顆粒。Bob Wham 表示:

    本次自動化改進,僅涉及 Pu-238 生產流程的一部分,但它有助於將年產量從 50 克增加到 400 克,接近 NASA 到 2025 實現年產 1.5 公斤的目標。

    【ORNL automates key process in plutonium-238 production】

  • 中秋節和大豐收的關聯?
  • 頭髮打蠟需要染色嗎?