核燃料不再用鈾？美國造出錒系核燃料，安全無汙染還沒有放射性

2020-11-28 科普大世界

核電站使用的核燃料以及裂變性質的核武器使用的基本都是鈾和鈽兩種元素。因此不少朋友可能想當然地認為核燃料只有這兩種，但其實任何元素在適宜的條件下都是可以發生核反應釋放核能的，只是不同的元素所需要的溫度壓力等條件不同，而鈾和鈽兩種元素需要的條件比較容易達到，比如鈾和鈽的半衰期、核能激發條件，能量釋放度等條件都比較理想，所以它們才會被用來當做核電站的核燃料以及核武器的炸藥來用了。

近日有國內媒體報導稱，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室宣布，其核燃料研究人員使用一種新的核燃料合成工藝，生產出了安全的錒系核燃料。這意味著核燃料提取技術方面取得了新突破，其相關論文已發表在《無機化學》雜誌上。

錒系元素是周期系ⅢB族中原子序數為89～103的 15種化學元素的統稱，包括了錒、釷、鏷、鈾、錼、鈽、鋂、鋦、鉳、鉲、鑀、鐨、鍆、鍩、鐒，其中錒、釷、鏷、鈾、錼、鈽前六種元素存在於自然界中，其餘9種全部用人工核反應合成。這些元素都有放射性，科學家通常將鈾以後的原子序數為93～109的17 種元素稱為超鈾元素。

洛斯阿拉莫斯國家實驗室在核物理和核燃料方面的研究很超前，其研究人員認為：「在目前的核能發電系統中，錒系氮化物燃料應該是一種更安全、更經濟的選擇，也非常適合未來第四代核動力系統，具有可持續的封閉式反應堆燃料循環。」這裡所講的錒系氮化物不但有鈾和鈽兩種重元素，也有其他的錒系元素。

與錒系氧化物相比，錒系氮化物具有更好的導熱性，而且能量密度明顯更高，可以用更少的材料獲得更多的能量，而且還具備更好的導熱性，可在較低溫度下運行，可讓發電環境安全無汙染，沒有放射性，讓生產環境更安全，這都是理想核燃料具備的特徵。

美國科學家的研究也說明核燃料的原料來源也在放寬。在劉慈欣作品《流浪地球》中，人類為了驅動地球離開太陽系，在地球表面建造了1萬多臺巨型核能發動機，這些行星發動機所使用的燃料只是地球上的石頭，說明這種發動機可以將普通元素進行核聚變或核裂變，在這一過程中釋放核能。

也許在不遠的將來，科學家們真能製造出類似行星發動機能量釋放方式的核電站，只用地球上的石頭做燃料就可以發電了。

參考資料：
《全國能源信息平臺》11月27日文章《美國核電技術取得突破，生產出安全的錒系核燃料》

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