据台媒1月31日报道, 俄罗斯国家核研究大学的研究人员进行了一项关于核燃料保护套的研究, 他们使用钼金属(Mo)的同位素替代现有的锆合金的核燃料护套, 以提高核能的安全性, 避免福岛事故再次上演.
据报道, 现在的核能原理中, 铀燃料束是安装在锆合金护套内, 锆合金具有很高的耐腐蚀性, 最重要的是锆几乎不会和中子反应, 所以是极好的核燃枓棒护套.
但在极端情况下, 若反应炉缺水, 锆与700度以上的高温水蒸气, 会产生氢化作用, 被称为锆水反应, 这将会导致燃料外壳的劣化, 造成反应炉熔毁, 以及氢气爆炸, 这就是2011年日本福岛核电厂事故所发生的现象.
世界各地的核物理学家长期以来一直在讨论用什么样的材料可以替代锆合金, 这是个相当困难的选择, 它必须要拥有锆合金的全部优点, 也就是与锆一样具高耐腐蚀性, 较高的导热性, 很小的中子截面积, 而且它最终工艺成本还不能比锆合金昂贵, 否则就没有意义.
如今俄罗斯科学团队相信他们可能找到了合适的替代材料, 就是钼的同位素, MEPHI分子物理系教授瓦伦丁.伯萨维奇(Valentin Borisevich)说, 他们是利用原本来拿来分离铀燃料的气体分离器, 拿来改造成分离钼的同位素, 最终取得了中子截面比锆还要小, 其他的特性也与锆差不多的好材料.
钼是一种银灰色过渡金属, 与锆为同一族类, 自然也有类似的特性: 耐腐蚀, 耐高温, 它的熔点比锆还要更高, 达到2896 K, 是金属界里排名第6耐高温的, 而且它也很容易与其他金属合成坚硬的合金. 钼的同位素颇多, 达到41等, 但具体未知是哪一种钼同位素适合当核燃料护套材料, 未来若这项技术得到进一步的确定并且被广泛使用, 将可大幅提升现有核电厂的安全性.
俄罗斯国家核研究大学正在与清华大学工程物理系进行合作研究, 未来该技术有望成为现实.
