洛斯阿拉莫斯國家實驗室宣布,美國人在核技術方面取得了突破。他們一改過往使用放射性的二氧化鈾作為核燃料的方法,使用一種新的“燃燒合成”工藝,生產出安全的 錒系核燃料。研究結果最近發表在《無機化學》雜志上。
洛斯阿拉莫斯國家實驗室研究人員說:“在目前的發電系統中,錒系氮化物燃料可能是一種更安全、更經濟的選擇。”
“氮化物燃料也非常適合未來第四代核動力系統,該系統注重安全,并具有可持續的封閉式反應堆燃料循環,”研究人員表示,“與氧化物相比,錒系氮化物具有更好的導熱性,而且能量密度明顯更高。”
錒系氮化物燃料能量密度高,可以用更少的材料獲得更多的能量;同時其具備更好的導熱性,使得其可以在較低溫度下運行,讓生產環境更安全,在異常情況下有更大的熔毀裕度。
之前的問題是,業界尚不具備大量、高純度錒系氮化物的生產能力。錒系元素和鑭系元素都在元素周期表的底部,制造錒系元素,通常先用鑭系元素進行測試,因為它們的行為類似,但不具有放射性。
洛斯阿拉莫斯國家實驗室和海軍研究實驗室的科學家發現,LnBTA{鑭系雙(四唑)胺}化合物可以通過燃燒合成的獨特技術,燃燒生成高純度的鑭系氮化物泡沫。該方法利用激光脈沖引發脫水LnBTA配合物,然后在惰性氣氛中進行自持燃燒反應,得到納米結構的氮化鑭泡沫。這項工作是由實驗室指導的研究和發展計劃(LDRD)資助的。
LnBTA化合物易于成批制備,其燃燒容易擴展。實驗室的武器現代化和化學部門之間正在進行合作,以檢查錒系氮化物燃料燃燒合成的錒系類似物。