流程改进：自动化助力ORNL太空核燃料生产效率大提升

为助力美国深空探测器的发展，橡树岭国家实验室（ORNL）的科学家们刚刚取得了一项重要的进展 ——通过改进关键步骤的自动化流程，大幅提升了通过发射热发生器（RTG）来制造钚-238（PU-238）核燃料的生产效率。据悉，ORNL 科学家将氧化铝 - 铝颗粒的生产过程交付给了机器，有望到 2025 年的时候，将核燃料产量增加到每年 1.5 千克（3.3 磅）。

（配图来自：ORNL）

NASA 希望向外太阳系发送更多的无人探测器，与此同时，还要向火星发射核动力探测器、并在月球布置载人宇航的前哨站。

目前面临的一个瓶颈是，该机构的 PU-238 核燃料储量，已经减少到了 35 公斤（77 磅）以下。

为了增加库存，ORNL 必须通过已获得的资金，拿去生产深空任务所需的更多核燃料。毕竟在距离太阳如此之远的地方，光伏电池板已经指望不上了。

需要指出的是，PU-238 是一种不稳定的钚同位素。当它自然衰变成铀-234 时，会产生 0.5 瓦的热能。

发射热发生器（RTG）可以利用这种热量来发电，从而为航天器提供动力。自 20 世纪 60 年代以来，该系统一直运作良好，只是制备 PU-238 的过程有些费力。

为制造钚同位素，ORNL 先是将 ne -237（NP-237）转化为氧化 ne，然后与铝混合、压制成致密的颗粒。

接着让它们通过实验室的高通量同位素反应器，利用辐射将 NP-237 转变成 NP-238（其衰变成 PU-238）。

然后对钚进行化学处理，将净化后的它变成燃料芯块。尴尬的是，其中涉及太多的手工操作，严重拖慢了生产效率。

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

此前，ORNL 每周只能生产 80 颗粒。但在全新的部分自动化的生产流水线上，其产量已提升至每周 275 颗粒。Bob Wham 表示：

本次自动化改进，仅涉及 Pu-238 生产流程的一部分，但它有助于将年产量从 50 克增加到 400 克，接近 NASA 到 2025 实现年产 1.5 公斤的目标。

[编译自：New Atlas , 来源：ORNL]

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