什么是研究堆
研究堆是主要用来产生中子的小型核反应堆,不同于规模较大的发电用核动力堆。与核动力堆相比,研究堆的设计较简单,运行温度较低,所需燃料很少,因此产生的废物也少得多。鉴于它们在研究和开发中的重要作用,许多研究堆都建在大学校园和研究院所。
研究堆的功率以兆瓦(MW)计,1兆瓦等于100万瓦特,瓦特为功率单位。研究堆的输出功率从0兆瓦(例如临界装置的输出功率)到200兆瓦不等,这与大型核动力堆机组的3000兆瓦(也表示为电功率1000兆瓦)对比相形见绌。然而,大多数研究堆的输出功率低于1兆瓦。
如何利用研究堆
研究堆的特殊用途
中子散射是一种分析技术,用于了解固体和凝聚态物质的结构和行为。当中子与物质中的原子相互作用时,它们的能量和其他性质可能会改变,这些变化可以用来研究物质的结构和动力学。中子的性质也使它们特别有助于研究氢、大的和小的物体,以及其他形形色色的材料,包括磁性材料。这对于了解骨骼如何自我修复、研究大脑中的蛋白质、改进电池和研制磁体等都很有用。
研究堆提供的中子还可以用来帮助研究人员表征文化遗产对象,如绘画和纪念碑。基于中子的技术可以区分艺术品中使用的不同类型的材料(如颜料),以及人工制品(如岩石)的元素组成和纹理,允许研究人员在不损坏物体的情况下对其进行研究,这些方法被称为“无损检测”。
研究堆也用于放射性同位素生产。放射性同位素是不稳定的元素,通过经历放射性衰变而恢复稳定,它们在衰变过程中释放出各种辐射,这些辐射可用在医疗或工业方面。放射性同位素最常见的用途之一是诊断和治疗癌症和心血管疾病等健康问题,医疗上应用最广泛的放射性同位素是锝-99m,它是用放射性同位素钼-99生产的,用于诊断成像。