圖片：橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)了一種用于生產(chǎn) Pu-238 顆粒的自動(dòng)化計(jì)量系統(tǒng)(由 ORNL 提供)

美國(guó)能源部 (DOE) 已將 0.5 公斤熱源氧化钚從橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 (ORNL) 運(yùn)往洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 (LANL)。它將支持未來(lái)依賴(lài)放射性同位素電力系統(tǒng)的美國(guó)宇航局深空任務(wù)，例如即將到來(lái)的蜻蜓任務(wù)。蜻蜓將由稱(chēng)為多任務(wù)放射性同位素?zé)犭姲l(fā)電機(jī)的放射性同位素電力系統(tǒng)提供動(dòng)力。

美國(guó)能源部 6 月份在包裝和運(yùn)輸钚 238 的能力方面取得了里程碑式的進(jìn)展，钚 238 是放射性同位素動(dòng)力系統(tǒng)的關(guān)鍵成分，用于從航行者號(hào)到毅力號(hào)火星車(chē)的深空任務(wù)。

此次交付的熱源氧化钚比之前的交付量大了一個(gè)數(shù)量級(jí)。該項(xiàng)目是與 NASA 合作完成的，NASA 贊助安裝設(shè)備以擴(kuò)大 ORNL 的包裝能力。

這是自十多年前美國(guó)能源部重啟國(guó)內(nèi)钚238生產(chǎn)并加強(qiáng)美國(guó)供應(yīng)鏈以來(lái)最大的新熱源氧化钚運(yùn)輸。通過(guò)此次交付，能源部有望在 2026 年之前實(shí)現(xiàn)每年 1.5 公斤熱源氧化钚的平均生產(chǎn)目標(biāo)。

核能部助理部長(zhǎng)凱瑟琳·哈夫 (Kathryn Huff) 博士表示，將包裝能力引入 ORNL“體現(xiàn)了該部對(duì)與 NASA 合作的承諾”。美國(guó)能源部和美國(guó)宇航局“正在努力確保美國(guó)在未來(lái)幾十年內(nèi)具備生產(chǎn)供深空使用的放射性同位素電力系統(tǒng)的可行的端到端能力。”

隨著 20 世紀(jì) 80 年代末薩凡納河遺址 K 反應(yīng)堆的關(guān)閉，美國(guó)失去了生產(chǎn)用于太空探索的钚 238 的能力。然而，十多年前，NASA 和 DOE 同意重建強(qiáng)大的國(guó)內(nèi)钚 238 供應(yīng)鏈，以確保未來(lái)任務(wù)的可靠燃料來(lái)源。

為了生產(chǎn) NASA 航天器的燃料，美國(guó)能源部使用 ORNL 的高通量同位素反應(yīng)堆和愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 (INL) 的先進(jìn)測(cè)試反應(yīng)堆，通過(guò)輻照兩個(gè)反應(yīng)堆中的目標(biāo)來(lái)生產(chǎn)钚 238。這些靶材在橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室加工成熱源氧化钚，然后運(yùn)往 LANL 制造燃料包殼。燃料包殼從那里被送往國(guó)際核實(shí)驗(yàn)室，在那里燃料被裝載、測(cè)試并運(yùn)送到美國(guó)宇航局位于佛羅里達(dá)州的肯尼迪航天中心進(jìn)行發(fā)射。

放射性同位素電力系統(tǒng)將钚 238 自然放射性衰變產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為電能。這些系統(tǒng)為美國(guó)的兩打太空任務(wù)提供了動(dòng)力，并且能夠在深空的惡劣條件下產(chǎn)生熱量和電力數(shù)十年而無(wú)需任何維護(hù)。

NASA 的第一個(gè)使用美國(guó)能源部生產(chǎn)的新型钚 238 的任務(wù)是 NASA 的毅力號(hào)火星車(chē)，它于 2021 年登陸火星，至今仍在探索火星表面。