它半衰期高達140.5億年超過宇宙年齡,然而它卻是一種絕佳的核燃料

2021-02-07 中科院物理所

飛機上的核動力發動機基本原理

冷空氣從右下方抽入，通過上圖的綠色管道，經過熔鹽堆，被強力加熱後，從紅色管子流向發動機尾部，向後高速噴出，以提供推力。

美國橡樹嶺國家實驗室承擔了ANP計劃中核能發動機的研發任務，他們於1954年建成第一個小型熔鹽堆實驗裝置，運行最高溫度達到 871℃，美國核物理學家阿爾文·溫伯格，他在《第一核紀元》一書中說，這在當時是人類首次將核反應堆運行到如此赤熱的狀態。

1954年建的這個熔鹽堆雖然沒有使用釷，但它證明了熔鹽堆的可行性。1966年初，另一個設計功率10兆瓦的熔鹽堆建成並成功運行，這時，釷成為了其中的核燃料，這個釷基熔鹽實驗堆運行很平穩，除了必要的維護而臨時停堆外，它一直運行到了1969年12月，後因經費問題才徹底停堆。

之後，遠程轟炸機的作用逐漸被戰略彈道飛彈滿足，另一個原因是，當時還是冷戰期間，而釷基熔鹽堆不像重水堆那樣，既能發電，還能從中提取核燃料造原子彈。所以，釷基熔鹽堆逐漸受到美國冷落。

溫伯格參與了美國熔鹽堆的研究，他對此當然耿耿於懷。有一次他說：「這個國家現在一意孤行的要發展快增殖堆，這讓其他堆型的發展變得不可能，特別是熔鹽堆，希望聯合委員會能改正這個錯誤。」

如今，時代變了，從冷戰時期的要大力造核武器，變成了現在的要努力防止核擴散。

因此，釷基熔鹽堆正在被越來越多的國家所重視。

相關焦點

  • 釷-232半衰期140.5億年,用核紀年法測宇宙年齡可信嗎?
    例如，釷-232的半衰期是140.5億年。用當代最大的天文望遠鏡，加上高解析度光譜儀，已經能夠檢測到恆星的釷-232含量，並作出相應的年齡估計。 但是，僅僅從釷-232的含量推導宇宙的最低年齡並不十分可靠，科學家又在恆星上發現了半衰期為44.5億年的鈾238的譜線。
  • 它是一顆古老恆星,年齡可能在140億年左右,比宇宙的年齡還要大
    這顆恆星早在一個世紀前就被科學家發現了，當科學家發現它，通過一些觀測數據推算出它的年齡之後，讓當時的科學家們大吃一驚，原來它的年齡達到了140億年左右。一顆恆星能夠活如此漫長的時間並不奇怪，小質量的恆星理論上都能夠達到這個壽命。
  • 宇宙年齡138.2億年怎麼來的?依據什麼原理測量?
    現在科學公認，宇宙的年齡已經有138.2億年了。那你知道這個年齡是怎麼測定的嗎？它的測量原理是什麼呢？測量的依據是什麼呢？其實這一切都是建立在宇宙大爆炸的理論之上，科學家們建立的大爆炸理論認為，宇宙起源於138.2億年的一次突然的爆炸。從那個時候開始，時間才具有意義。
  • 從6000年到46億年,揭秘地球年齡測定背後那些鮮為人知的故事
    鈾-238的半衰期為44.7億年，1克鈾-238每隔44.7億年就會有0.5克衰變成鉛-206，再過44.7億年剩下的0.5克又會有一半衰變成鉛-206。鈾-235的半衰期為7.04億年，原理類似。鈾-234是鈾-238衰變鏈條中的一環，它的半衰期為24.5萬年。這種衰變過程是時刻持續進行的，衰變速率恆定。
  • 宇宙138億年的年齡是怎麼知道的呢?
    地球年齡是如何測定的？地球誕生前，我們人類肯定是不存在的，那我們是怎麼知道地球大約誕生於46億年以前呢？從公式(1)可以計算出唯一的未知量地球年齡T0。計算表明T0為44.3～44.5億年。宇宙年齡的測量也能用這種方法嗎？我們也能尋找宇宙中的某些物質來用同位素的測定年份方法測定嗎？科學家曾經也這樣想過，但是宇宙的那些天體是早產生還是晚產生呢？
  • 科學家發現一種宇宙悖論,開始懷疑宇宙的起源
    難以置信，如果宇宙有138億年的歷史，那麼一顆恆星怎麼會有超過140億年的歷史呢？換句話說，一顆恆星怎麼可能比宇宙更古老呢？然而，這仍然超過了宇宙本身的年齡，但是科學家們提出了存在8億年的剩餘不確定性，這樣才使得恆星的年齡與宇宙的年齡相一致，不過這顯然不是最終的答案。140億年的驚人結論為了得到更精確的答案，科學家再次集結進行研究。經過進一步的改進，HD 140283的年齡又下降了一點。2014年的一項後續研究將這顆恆星的年齡更新到了142.7億年。
  • 宇宙年齡測量法
    ——斯坦尼斯洛·耶日·勒克ESA / 哈勃 / NASA在宇宙學上，有多條線索表明宇宙誕生於138億年前。這些線索中，有兩條線索最能說明問題，而其中一條尤為明顯。這條「最佳」線索的依據，是今天宇宙的擴張和冷卻，以及它熾熱緻密的過往。
  • 宇宙的年齡真的是138億年嗎?怎麼計算出來的?
    這是我們銀河系中年齡最大的恆星的數位化測量圖像。這顆老化的恆星編號為HD140283，距離我們超過190光年。NASA / ESA哈勃太空望遠鏡用於縮小恆星距離的測量不確定性，這有助於改進145億年（正負8億年）更精確年齡的計算。這可以與一個擁有138億年歷史的宇宙（在不確定性範圍內）相協調，但不會與一個年僅125億年的宇宙相協調。
  • 我們是如何得出宇宙年齡是138億年的結論的?
    美國宇航局/歐空局的哈勃太空望遠鏡被用來縮小恆星距離的測量不確定性，這有助於精確計算145億年（正負8億年）的年齡。這可以與138億年前的宇宙相協調（在不確定的範圍內），但不能與只有125億年的宇宙相協調。然而，當我們觀察大量恆星時，不確定性要小得多。在銀河系這樣的星系中形成的恆星集合——開放星團——通常包含幾千顆恆星，只持續數億年。
  • 半衰期最長的元素,達到宇宙年齡的10億倍!
    但直到1556年德意志G.阿格裡科拉才在《論金屬》一書中提出了銻和鉍是兩種獨立金屬的見解。1737年赫羅特（Hellot）用火法分析鈷礦時曾獲得一小塊樣品，但不知何物。 1753年英國C.若弗魯瓦和T.伯格曼確認鉍是一種化學元素，定名為bismuth。
  • 地球年齡約46億年,這個數字是怎麼得出來的?它真的準確嗎?
    進入20世紀後，世界科技突飛猛進，各種新發現、新理論、新技術層出不窮，為地球年齡的準確測試提供了科學理論和技術基礎。1946年，美國一位年輕的博士生克萊爾·彼得森向這一長期困擾人類的問題發起了最後的挑戰。7年之後，他得出了地球的年齡：45.5±0.7億年。
  • 我們生存的宇宙是永恆的嗎?如果不是那它究竟多少歲了?
    我們生存的宇宙是永恆的嗎？如果不是那它究竟多少歲了？宇宙究竟有多少歲了?我們一直很好奇宇宙到底是什麼時候產生的?它的年齡有多大?探索宇宙，是一個神秘的話題，但是我們在竭盡所能認識我們存在於其中的宇宙。宇宙到底有多大了?2007年，白矮星被天文學家們利用「哈勃」太空望遠鏡觀測到,這是迄今所發現的銀河系中最古老的星體。
  • 宇宙的年齡到底有多大
    現在，它們應當已經走過了125億年的歷史了。顯然，恆星的年齡是不可能大於宇宙的，所以，宇宙的年齡必然要大於那些恆星的年齡。    事實上，由於天文觀測的不準確性，關於宇宙年齡的數據仍然有25%或者說是±30億年的上下浮動，但是，那些已經是次要的了。造成這種原因的最主要的是，當前我們缺少有關基本的原子和核能的屬性方面的知識。
  • 地球的年齡是45.5億年,這個答案是誰提出來的?怎麼得出來的?
    他是用熱力學的方法估算地球年齡的。他假設地球最初是一個巨大的火球，隨著時間的推移，這個火球就由外向內逐漸冷卻，從而變成了今天的樣子。而這個冷卻的時間，就是地球的年齡。在1862年，他發表了一篇論文，地球的年齡在兩億年到4億年之間。 而到了1897年，他又發表了一篇論文，宣稱地球的年齡其實是2400萬年。為什麼兩篇論文的結果會有這麼大的差別呢？
  • 地球的年齡是45.5億年，這個答案是誰提出來的？怎麼得出來的？
    他是用熱力學的方法估算地球年齡的。他假設地球最初是一個巨大的火球，隨著時間的推移，這個火球就由外向內逐漸冷卻，從而變成了今天的樣子。而這個冷卻的時間，就是地球的年齡。在1862年，他發表了一篇論文，地球的年齡在兩億年到4億年之間。而到了1897年，他又發表了一篇論文，宣稱地球的年齡其實是2400萬年。為什麼兩篇論文的結果會有這麼大的差別呢？
  • 地球的年齡多大,澳大利亞最古老的石頭證明,它的年齡有46億歲
    作為距離太陽較近的一顆行星，地球的直徑、質量、密度都比太陽小了很多，但它又是太陽系中不可分割的一部分。當代地質學對於地球的研究相當透徹，認為地球主要由三部分構成，地球的最外層為地殼，中間一層為地幔，中心部分被稱為地核。根據現代科技探索水平得知，地球是宇宙中唯一存在生命的天體，也是宇宙中最適宜人類生活居住的星球。
  • 人類如何確定宇宙誕生138億年？
    然而在我們發現核聚變之前無法準確地估計出太陽的年齡。圖片：NASA’s Solar Dynamics Observatory / GSFC當然，幾十年後隨著核反應的發現以及愛因斯坦的E = mc2在太陽中發生的氫聚變的應用，這個問題得到了解決。當充分計算後才意識到太陽的生命周期將會在10 - 120億年間，而我們太陽系的存在已經有45億年了。
  • 科學家發現一顆140多億歲的恆星,宇宙年齡未必是138億年
    當今科學界對於宇宙起源之謎有諸多看法，而目前比較流行，也是比較多人認同的一種說法就是「宇宙大爆炸」理論。宇宙大爆炸理論是由美國物理學家伽莫夫提出的，伽莫夫認為我們的宇宙在137-138億年前的一場大爆炸中產生，而在爆炸發生之前，所有的能量和物質都以一個「點」的形式存在，這個點就是奇點。
  • 為什麼用「半衰期」來測量放射性?
    對於放射性物質，半衰期可以確定放射性物質不再構成威脅所需的時間； 對於其他物質（例如碳14），半衰期可以幫助進行放射性測年（碳測年），從而確定古代遺骸的大致年齡！對於不熟悉核化學的人來說，這似乎有些複雜，但它是一個有用且用途廣泛的概念。什麼是放射性衰變？
  • 地球的內核年齡是46億年嗎?科學家給出答案,它年輕了10億歲
    宇宙如此之大，但是因為我們的科技條件限制，我們發現只有地球擁有著生命，而我們所居住的這顆星球，它的年齡高達46億年。然而在最近科學家通過研究發現，地球年齡也許並不像我們所想的那樣。而它的內核真實年齡也許比46億年還少。