美国近30年来首次生产出钚

 人参与 | 时间:2026-06-01 20:06:46

【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,美国这是近年美国近30年来生产出的首批钚-238。

钚-238是首次生产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,出钚美国在23次成功的美国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)。近年这些放射性同位素电源系统均以钚-238为燃料。首次生产

美国1988年停止了钚-238的出钚生产,1996年丧失了钚-238的美国大规模生产能力。在过去20年中,近年美国从俄罗斯购买了约40千克钚-238来补充其日渐减少的首次生产库存。但俄罗斯目前也已丧失钚-238的出钚大规模生产能力,并于2009年取消了与美国签署的美国钚-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,近年且其中只有一半可以满足作为放射性同位素电源的首次生产要求。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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