美國近30年來首次生產出钚-238

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美國近30年來首次生產出钚-238

【美國橡樹嶺國家實驗室網站2015年12月22日報道】 美國能源部（DOE）橡樹嶺國家實驗室（ORNL）近期成功生產出50克钚-238樣本，這是美國近30年來生產的首批钚-238。

钚-238是開展空間活動所需的放射性同位素電源和熱源的理想燃料。過去近60年中，美國在23次成功的空間發射任務中發射了24個共配備42個放射性同位素電源系統的空間飛行器（例如衛星、登月飛船和空間探測器）。這些放射性同位素電源系統均以钚-238為燃料（詳見本刊2012年第10期相關報道）。

美國1988年停止了钚-238的生產。從1992年開始，美國開始利用俄羅斯提供的钚-238來補充其日漸減少的庫存。但根據相關協議，俄提供的钚-238不能被用于國家安全目的。俄2009年9月通報美能源部，不準備根據當時的美俄政府間協議繼續提供钚-238；如果未來需要繼續提供，則需要簽署新的政府間協議。

美國目前僅有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。這一數量僅能滿足航空航天局在21世紀20年代中葉之前擬開展的2至3次空間探索任務的需求。

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1500萬美元，以幫助其恢復钚-238的生產能力。

經過努力，能源部已恢復钚-238的生產能力，并成功生產出首批產品。這一生產過程包括：

·首先，愛達荷國家實驗室（INL）將其庫存的镎-237運至橡樹嶺；

·工程技術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堆（HFIR）輻照芯塊，從而生成镎-238；镎-238會快速衰變，從而產生钚-238；

·溶解輻照后的芯塊，并使用化學工藝將钚與镎分離；

·將分離出來的钚轉變為氧化物形態，運至洛斯·阿拉莫斯國家實驗室（LANL）貯存，直至制成用于執行空間探索任務的產品；

·分離出來的镎將循環使用，以生產更多的钚-238。

在生產出首批钚產品后，研究人員表示未來將對產品進行分析，以確定其純度以及钚-238的含量；然后再分析生產工藝，并逐步提升工藝的產能。

在航空航天局的持續資助下，橡樹嶺和愛達荷將繼續努力，提升钚-238產能：先達到每年生產300～400克，然后逐步提升至年均生產1.5千克。

（伍浩松譯 趙 宏校）