研究介绍了一种改进的钚生产方法提高了效率并降低了成本

你有没有想过航天器和心脏起搏器有什么共同点?两者都由钚-238(238Pu)提供动力，这是一种用途广泛的同位素，以其理想的加热性能而闻名。

最近的研究揭示了一种新的高分辨率中子学模型，该模型显著提高了238Pu的产量，使高通量反应堆的产量提高了近20%，并降低了成本。这一潜在突破可能会彻底改变从深空探索到救生医疗设备等广泛的技术生产。

上海交通大学和中国核动力设计研究院的核科学家团队报告称，他们采用的过滤燃耗、单能燃耗和燃耗极值分析方法提高了238Pu生产的精度，使产量显著提高了18.81%。这一改进消除了该领域以前常见的理论近似，使光谱分辨率达到约1eV。

该研究的首席研究员潘清泉表示：“我们的工作不仅突破了同位素生产技术的界限，而且为我们如何实现高通量反应堆中的核嬗变开辟了新的视角。”

中子谱分析之旅

钚-238在为传统电池无法满足需求的设备供电方面发挥着关键作用，例如深空任务和医疗设备。尽管钚-238非常重要，但由于缺乏精确的模型，其生产效率低下且成本高昂。

该团队的方法分析了核反应堆内复杂的链式反应，创建了一个模型，不仅可以增强当前的生产方法，还可以减少相关的伽马辐射影响，使该过程更安全、更环保。

该研究比较了三种不同的方法。过滤燃耗法和单能燃耗法提供了有关能谱对核反应影响的详细见解，而燃耗极值分析法则评估了辐照时间的变化如何影响整体生产效率。这些技术共同实现了对反应堆内中子反应的精确控制和优化。

从太空探索到心脏起搏器

这项研究的意义十分重大。238Pu产量的提高将直接支持设备在恶劣、难以接近的环境中运行。“这种模式不仅可以对未来的太空任务产生重大影响，确保航天器获得更持久的电力，还可以确保心脏起搏器等医疗设备的可靠性，”潘说。

生产工艺的精炼意味着可以用更少的资源生产出更多的238Pu，并提高生产设施的安全性。减少环境影响并提高生产设施的安全性。

展望未来，研究团队计划扩大其模型的应用范围。潘教授补充道：“我们下一步将以工程角度改进靶设计，优化生产中使用的中子谱，并在高通量反应堆中构建专用辐照通道。”

这些发展不仅将简化238Pu的生产，还可以适用于其他稀缺同位素，有望对多个科学和医学领域产生广泛影响。

能源和医药领域更光明、更安全的未来

高分辨率中子学模型的开发标志着核科学的重大进展，其影响远远超出了实验室范围。当该模型应用于其他稀缺同位素时，其对技术和工业的影响预计将扩大，支持能源、医学和空间技术的重大进步。

随着世界越来越倾向于复杂的能源解决方案，潘和他的团队的工作强调了创新核研究在确保可持续和技术先进的未来方面的关键作用。