核電站使用的核燃料以及裂變性質(zhì)的核武器使用的基本都是鈾和钚兩種元素。因此不少朋友可能想當(dāng)然地認(rèn)為核燃料只有這兩種，但其實(shí)任何元素在適宜的條件下都是可以發(fā)生核反應(yīng)釋放核能的，只是不同的元素所需要的溫度壓力等條件不同，而鈾和钚兩種元素需要的條件比較容易達(dá)到，比如鈾和钚的半衰期、核能激發(fā)條件，能量釋放度等條件都比較理想，所以它們才會(huì)被用來當(dāng)做核電站的核燃料以及核武器的炸藥來用了。
近日有國內(nèi)媒體報(bào)道稱，美國洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室宣布，其核燃料研究人員使用一種新的核燃料合成工藝，生產(chǎn)出了安全的錒系核燃料。這意味著核燃料提取技術(shù)方面取得了新突破，其相關(guān)論文已發(fā)表在《無機(jī)化學(xué)》雜志上。
錒系元素是周期系ⅢB族中原子序數(shù)為89～103的 15種化學(xué)元素的統(tǒng)稱，包括了錒、釷、鏷、鈾、镎、钚、镅、鋦、锫、锎、锿、鐨、鍆、锘、鐒，其中錒、釷、鏷、鈾、镎、钚前六種元素存在于自然界中，其余9種全部用人工核反應(yīng)合成。這些元素都有放射性，科學(xué)家通常將鈾以后的原子序數(shù)為93～109的17 種元素稱為超鈾元素。
洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室在核物理和核燃料方面的研究很超前，其研究人員認(rèn)為：“在目前的核能發(fā)電系統(tǒng)中，錒系氮化物燃料應(yīng)該是一種更安全、更經(jīng)濟(jì)的選擇，也非常適合未來第四代核動(dòng)力系統(tǒng)，具有可持續(xù)的封閉式反應(yīng)堆燃料循環(huán)。”這里所講的錒系氮化物不但有鈾和钚兩種重元素，也有其他的錒系元素。
與錒系氧化物相比，錒系氮化物具有更好的導(dǎo)熱性，而且能量密度明顯更高，可以用更少的材料獲得更多的能量，而且還具備更好的導(dǎo)熱性，可在較低溫度下運(yùn)行，可讓發(fā)電環(huán)境安全無污染，沒有放射性，讓生產(chǎn)環(huán)境更安全，這都是理想核燃料具備的特征。
美國科學(xué)家的研究也說明核燃料的原料來源也在放寬。在劉慈欣作品《流浪地球》中，人類為了驅(qū)動(dòng)地球離開太陽系，在地球表面建造了1萬多臺(tái)巨型核能發(fā)動(dòng)機(jī)，這些行星發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的燃料只是地球上的石頭，說明這種發(fā)動(dòng)機(jī)可以將普通元素進(jìn)行核聚變或核裂變，在這一過程中釋放核能。
也許在不遠(yuǎn)的將來，科學(xué)家們真能制造出類似行星發(fā)動(dòng)機(jī)能量釋放方式的核電站，只用地球上的石頭做燃料就可以發(fā)電了。
參考資料：
《全國能源信息平臺(tái)》11月27日文章《美國核電技術(shù)取得突破，生產(chǎn)出安全的錒系核燃料》
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