热点关注:  
放射性同位素 粒子加速器 辐照杀菌 无损检测 高新核材 辐射成像 放射诊疗 辐射育种 食品辐照保鲜 废水辐照 X射线 中广核技 中国同辐

NASA如何用钚元素征服太空

2023-12-11 15:37     来源:嘿嘿能源heypower     放射性同位素
在大众眼中,钚(Plutonium,Pu)这个字说起来、听起来或写起来都不讨人喜欢。作为锕系元素的一种,它已经与人类创造出的灾难和毁灭相提并论。二战期间,美国曼哈顿计划研发出以钚为核心原料的原子弹,后者被投放在日本长崎(在广岛引爆的是铀弹),这可能是为什么这个词会引起如此多负面情绪的原因。然而,与地球上的所有其他事物一样,钚本质上并不邪恶,它的恶只是源于人类的使用。

有人可能会争辩说,“本质上不邪恶”的说法并不完全准确。毕竟,放射性的钚如果被吸入体内,其产生的α粒子会停留在肺部并杀死肺部细胞,导致致命的并发症。这种物质还可以通过血液传播到其他器官,引起功能衰竭。但请记住,地球上天然状态的钚几乎不存在,它的主要来源是人类社会的核活动。因此,可以说它的恶只是因为人类对这种金属的使用。

由于钚的裂变特性(在某些条件下发生核裂解反应,释放出巨大的能量),其同位素如Pu-239或Pu-241等非常适合用于核弹,Pu-238则是用于航天器的理想动力源。近日,NASA从美国能源部(DOE)接收了巨量的钚(1磅,约0.5千克),并自豪地宣称离使用Pu为未来太空任务提供燃料又近了一步。这个重量对普通人来说可能很小,但DOE在橡树岭国家实验室为NASA生产的这批Pu-238是美国重启生产十多年以来最大的批次。

六十多年前,NASA便已经开始将Pu-238作为燃料驱动所谓的放射性同位素动力系统(radioisotope power systems,RPS),其进行的数十次重要探测任务中都有RPS的身影,比如旅行者1号、2号、卡西尼-惠更斯号以及近期的毅力号火星探测器。在火星车上,由Aerojet Rocketdyne和Teledyne公司设计制造的RPS被称为多用途放射性同位素热电发生器(Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator,MMRTG),作为一个微小的反应堆,它可以将Pu-238自然衰变产生的热能直接转化为电能。MMRTG的输出功率110W, 约为一个灯泡所需的电力,但对于毅力号执行一些科学任务来说已经足够了。

在另一种叫做轻量级放射性同位素加热单元(Light Weight Radioisotope Heater Unit,LWRHU)的应用中,放射性材料的衰变被转化为热能,用于在宇宙中为飞船的系统组件保温,保证正常工作。一般来说,NASA会根据任务需求、飞船大小等因素考虑在太空船上布置多个LWRHU。例如,阿波罗11号使用了两套共15个这样的装置,而伽利略号则高达120个。这个数字看上去很大,但需要注意的是内含单个Pu-238颗粒、2号电池大小的LWRHU输出热功率只有大约1瓦。

近期DOE的Pu-238顺利交付被NASA视为重要里程碑,有望实现到2026年平均每年1.5千克的生产目标。Pu燃料的需求增长主要源于NASA未来几年内计划的大量太空任务,包括“阿尔忒弥斯”探月计划以及一些更大胆的尝试,比如抵达其他行星。NASA并没有明确说明从DOE获得的Pu-238将用于什么用途,但这样一个科学机构应该不会产生浪费或用来作恶。


推荐阅读

世界各地如何使用通用电离辐射符号?

电离辐射符号具有从中心点发出的三个弯曲刀片,自 1946 年以来一直用于警告工人、科学家和公众存在放射性物质。 2023-12-20

ARTBIO完成9000万美元A轮融资以推进新型阿尔法放射性配体疗法的产品管线和同位素技术开发

ARTBIO, Inc. (ARTBIO)是一家临床阶段的放射性制药公司,致力于开发一种新型靶向α放射性配体疗法(ART)。 2023-12-18

177Lu-PSMA-617在mCRPC有基线血细胞减少的患者中耐受

研究发现,185例患者已接受至少1剂177Lu-PSMA-617治疗。在这些患者中,26例(14%)在接受第一个治疗周期之前存在至少一种基线血细胞减少。在26例患者中,19例有贫血,3例有血小板减少,2例有白细胞减少,2例有多发性细胞减少。 2023-12-11

不稳定核结构研究的新方法

不稳定放射性同位素的首次电子散射实验标志着奇特原子核形状研究的里程碑。 2023-12-11

突破!我国正式具备铜64批量化市场供应能力

64Cu是一种重要的医用加速器同位素,既可以发射β+射线用于PET显像诊断,也可以发射β-粒子及俄歇电子用于核素靶向治疗,具有诊疗一体化的潜质,应用前景广阔,目前主要应用于核医学科的PET诊断。2021年,国家八部委联合发布《医用同位素中长期发展规划(2021-2035年)》,其中明确指出64Cu为应用前景广阔的同位素,但国内64Cu核素供应短缺的问题严重制约着我国64Cu标记药物的研发与转化进程。 2023-12-09

阅读排行榜