洛斯阿拉莫斯國家實驗室宣布，美國人在核技術(shù)方面取得了突破。他們一改過往使用放射性的二氧化鈾作為核燃料的方法，使用一種新的“燃燒合成”工藝，生產(chǎn)出安全的錒系核燃料。研究結(jié)果最近發(fā)表在《無機化學(xué)》雜志上。

洛斯阿拉莫斯國家實驗室研究人員說：“在目前的發(fā)電系統(tǒng)中，錒系氮化物燃料可能是一種更安全、更經(jīng)濟的選擇。”

“氮化物燃料也非常適合未來第四代核動力系統(tǒng)，該系統(tǒng)注重安全，并具有可持續(xù)的封閉式反應(yīng)堆燃料循環(huán)，”研究人員表示，“與氧化物相比，錒系氮化物具有更好的導(dǎo)熱性，而且能量密度明顯更高。”

錒系氮化物燃料能量密度高，可以用更少的材料獲得更多的能量;同時其具備更好的導(dǎo)熱性，使得其可以在較低溫度下運行，讓生產(chǎn)環(huán)境更安全，在異常情況下有更大的熔毀裕度。

之前的問題是，業(yè)界尚不具備大量、高純度錒系氮化物的生產(chǎn)能力。錒系元素和鑭系元素都在元素周期表的底部，制造錒系元素，通常先用鑭系元素進(jìn)行測試，因為它們的行為類似，但不具有放射性。

洛斯阿拉莫斯國家實驗室和海軍研究實驗室的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，LnBTA{鑭系雙(四唑)胺}化合物可以通過燃燒合成的獨特技術(shù)，燃燒生成高純度的鑭系氮化物泡沫。該方法利用激光脈沖引發(fā)脫水LnBTA配合物，然后在惰性氣氛中進(jìn)行自持燃燒反應(yīng)，得到納米結(jié)構(gòu)的氮化鑭泡沫。這項工作是由實驗室指導(dǎo)的研究和發(fā)展計劃(LDRD)資助的。

LnBTA化合物易于成批制備，其燃燒容易擴展。實驗室的武器現(xiàn)代化和化學(xué)部門之間正在進(jìn)行合作，以檢查錒系氮化物燃料燃燒合成的錒系類似物。

關(guān)于錒系核燃料的制作，中國科學(xué)家在這方面亦有成效。

早前，中科院近代物理研究所嬗變化學(xué)研究室與瑞士保羅謝勒研究所合作，使用了一種傳統(tǒng)溶膠凝膠方法的改進(jìn)方法，在手套箱內(nèi)制備包含有次錒系核素的新型核燃料小球。

所謂次錒系元素，是指乏燃料中除鈾和钚之外的錒系元素，包括镎、镅、鋦、锫、锎、锿和鐨。

內(nèi)溶膠凝膠方法是制備普通核燃料小球的最常用方法，該方法不僅需要復(fù)雜的設(shè)備，還會產(chǎn)生大量的二次有機放射性廢液。另外，由于次錒系核素的衰變熱效應(yīng)以及輻射分解效應(yīng)，傳統(tǒng)的內(nèi)溶膠凝膠方法并不適用于在手套箱內(nèi)制備包含有次錒系核素的新型核燃料小球。

科研人員搭建了用于制備包含有次錒系核素核燃料小球的實驗平臺，并成功制備了粒徑為500微米的模擬核燃料二氧化鈰(CeO2)小球。該方法有效避免了次錒系核素的α和γ射線對凝膠劑的輻射分解，以及二次有機放射性廢液的產(chǎn)生，該方法和實驗平臺可直接應(yīng)用于ADS系統(tǒng)中再生核燃料小球的制備。

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