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【美国橡树岭国家实验室网站2015年12月22日报道】美国能源部(DOE)橡树岭国家实验室(ORNL)近期成功生产出50克钚-238样本,这是美国近30年来生产出的首批钚-238。
钚-238是开展空间活动所需的放射性同位素电源和热源的理想燃料。在过去近60年时间里,美国在23次成功的空间发射任务中发射了24个共配备42个放射性同位素电源系统的空间飞行器(例如卫星、登月飞船和空间探测器)。这些放射性同位素电源系统均以钚-238为燃料。
美国1988年停止了钚-238的生产,1996年丧失了钚-238的大规模生产能力。在过去20年中,美国从俄罗斯购买了约40千克钚-238来补充其日渐减少的库存。但俄罗斯目前也已丧失钚-238的大规模生产能力,并于2009年取消了与美国签署的钚-238购销合同。
美国目前仅有35千克(约77磅)钚-238可供美国航空航天局(NASA)使用,且其中只有一半可以满足作为放射性同位素电源的要求。这一数量仅能满足航空航天局在21世纪20年代中叶之前拟开展2至3次空间探索任务的需求。
作为钚-238的唯一用户,航空航天局从2014年开始每年向能源部(DOE)提供约1500万美元,以帮助其恢复钚-238的生产能力。
经过努力,能源部已恢复了钚-238的生产能力,并成功生产出首批产品。这一生产过程包括:
首先,爱达荷国家实验室(INL)将其库存的镎-237运至橡树岭;
工程技术人员将氧化镎与铝混合,并将混合物压制成高密度芯块;
在橡树岭的高通量同位素反应堆(HFIR)辐照芯块,从而生成镎-238;镎-238会快速衰变,从而产生钚-238;
溶解辐照后的芯块,并使用化学工艺将钚与镎分离;
将分离出来的钚转变为氧化物形态,运至洛斯˙阿拉莫斯国家实验室(LANL)贮存,直至制成用于执行空间探索任务的产品;
分离的镎将循环使用,以生产更多的钚-238。
在生产出首批钚产品后,研究人员表示未来将对产品进行分析,以确定其纯度以及钚-238的含量,然后再分析生产工艺,并逐步提升工艺的产能。
在航空航天局的持续资助下,橡树岭和爱达荷将继续努力,提升钚-238产能:先达到每年生产300~400克的产能,然后逐步提升至平均每年生产1.5千克。
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