流程改進：自動化助力ORNL太空核燃料生產效率大提升

為助力美國深空探測器的發展，橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的科學家們剛剛取得了一項重要的進展 ——通過改進關鍵步驟的自動化流程，大幅提升了通過發射熱發生器（RTG）來製造鈈-238（PU-238）核燃料的生產效率。據悉，ORNL 科學家將氧化鋁 - 鋁顆粒的生產過程交付給了機器，有望到 2025 年的時候，將核燃料產量增加到每年 1.5 千克（3.3 磅）。

（配圖來自：ORNL）

NASA 希望向外太陽系發送更多的無人探測器，與此同時，還要向火星發射核動力探測器、並在月球布置載人宇航的前哨站。

目前面臨的一個瓶頸是，該機構的 PU-238 核燃料儲量，已經減少到了 35 公斤（77 磅）以下。

為了增加庫存，ORNL 必須通過已獲得的資金，拿去生產深空任務所需的更多核燃料。畢竟在距離太陽如此之遠的地方，光伏電池板已經指望不上了。

需要指出的是，PU-238 是一種不穩定的鈈同位素。當它自然衰變成鈾-234 時，會產生 0.5 瓦的熱能。

發射熱發生器（RTG）可以利用這種熱量來發電，從而為航天器提供動力。自 20 世紀 60 年代以來，該系統一直運作良好，只是製備 PU-238 的過程有些費力。

為製造鈈同位素，ORNL 先是將 ne -237（NP-237）轉化為氧化 ne，然後與鋁混合、壓製成緻密的顆粒。

接著讓它們通過實驗室的高通量同位素反應器，利用輻射將 NP-237 轉變成 NP-238（其衰變成 PU-238）。

然後對鈈進行化學處理，將凈化後的它變成燃料芯塊。尷尬的是，其中涉及太多的手工操作，嚴重拖慢了生產效率。

ORNL automates key process in plutonium-238 production（via）

此前，ORNL 每周只能生產 80 顆粒。但在全新的部分自動化的生產流水線上，其產量已提升至每周 275 顆粒。Bob Wham 表示：

本次自動化改進，僅涉及 Pu-238 生產流程的一部分，但它有助於將年產量從 50 克增加到 400 克，接近 NASA 到 2025 實現年產 1.5 公斤的目標。

[編譯自：New Atlas , 來源：ORNL]

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！