钚看起來并不是一個有趣物質,作為一種我們已知的錒系金屬,钚已經成為破壞的代名詞,其破壞性難以捉摸。
1、放射性钚

钚是美國“曼哈頓計劃”開發核彈的核心物質,后來投在了日本的長崎市(投在廣島的核彈有鈾核心)。這可能就是為什么钚會在一些人身上激起如此多的負面情緒。然而,就像地球上的所有東西一樣,物質沒有天生的邪惡,它的惡意只來自于人類如何選擇使用它們。你可以爭辯說,“物質沒有天生的邪惡”的說法并不完全準確。

畢竟,钚具有放射性,人吸入時十分危險,因為钚會釋放出α粒子。這些物質進入肺部后,會開始殺死肺細胞,導致致命的并發癥。這種物質也會進入血液并擴散到其他器官,導致同樣的器官衰竭。但同時要記住,在地球上,钚很難以自然狀態存在,主要作為核能工業的副產品存在于我們的生活中。因此,钚的惡意只來自于人類如何選擇使用這種金屬及其衍生物。
2、航天器理想燃料

由于其裂變特性(在某些條件下分裂并實現核裂變,釋放大量能量),钚-239或钚-241等同位素是核彈的理想材料。另一方面,钚-238是包括航天器在內的理想動力源。正是這種同位素,最近讓美國國家航空航天局(NASA)興奮不已——NASA最近從美國能源部收到了最新的一批钚材料。這批足夠多的材料(1磅或0.5公斤)讓NASA自豪地說,現在離未來的太空任務钚燃料又近了一步。盡管對我們其他人來說看起來很小,但美國能源部在橡樹嶺國家實驗室為NASA要求生產的钚-238數量,是“自十多年前國內重啟钚-238生產以來最多的”。
3、太空任務應用

NASA在研究放射性同位素動力系統(RPS)方面已經有60年歷史,使用钚-238作為該系統的燃料來源。簡而言之,RPS是航天局有史以來一些最引人注目的任務(總共30多次任務)的關鍵部件,包括旅行者1號和2號、卡西尼·海恩斯號或最近的“毅力號”火星車。在月球車的應用中,RPS被稱為多任務放射性同位素熱電發生器,簡稱MMRTG,它是由Aerojet Rocketdyne和Teledyne建造的一個反應堆,將钚-238自然衰變產生的熱量轉化為電能。更確切地說,110W大約相當于地球上一個燈泡所需的能量,但足以讓“毅力號”執行其被送往火星的科學任務。在另一個名為輕質放射性同位素加熱裝置(LWRHU)的應用中,放射性物質的衰變轉化為熱量。這些熱量被用來保持航天器部件和系統的溫度,使其能夠在寒冷浩瀚的太空中工作。

一般來說,NASA傾向于在航天器上使用多組LWRHU,不過這取決于任務的需要、航天器的大小等。例如,阿波羅11號任務有兩組15個這樣的單元,而伽利略號任務則依賴不少于120個。這看起來可能很多,但作為參考,一個單獨的LWRHU(大約有C電池的大小)由一個輸出大約1瓦熱量的钚-238芯塊組成。NASA將最近交付的新钚-238視為“到2026年實現钚每年平均1.5公斤生產目標”的里程碑。對燃料需求的不斷增多,源于航天局計劃在未來幾年增加太空任務的數量,包括阿爾忒彌斯月球探測計劃,以及一些更大膽的探索其他行星的嘗試,包括火星。NASA沒有具體說明將如何使用本周從美國能源部獲得的钚,但我敢肯定,這些人不會浪費或將其用于有害用途。提醒一下,僅在2024年,NASA就計劃了不少于九次任務,包括發射Intuitive Machines、Europa Clipper和Blue Ghost月球著陸器。
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