洛斯阿拉莫斯中子科学中心测量了 233 U 裂变的特性,入射中子能量从热能到 40 MeV。使用带有弗里希格栅的双电离室同时观察到碎片。使用基于质量和动量守恒的双能量分析法确定了释放的平均总动能和碎片质量产额。使用 232 Th 验证了实验方法,并使用 235 U 的热中子诱导裂变校准了绝对能量。这项工作结合了多机会裂变通道截面和裂变模型的新应用,以解释高能下瞬时中子发射引入的复杂性,并将结果扩展到比以前测量的更高的入射中子能量。必须对这些参数进行准确的实验测量,以更好地了解钍燃料循环中同位素的裂变过程。
自 20 世纪 50 年代以来,核火箭主要由洛斯阿拉莫斯国家实验室研发,以提供更快的太空旅行方法。(Bussard 和 DeLauer,1958 年;Dewar,1974 年;Borowski,1987 年;Dewar,2007 年)。这些技术利用核设计,以传统方式将热量从密封核心传输到液氢膨胀器或热电子转换器。从 20 世纪 80 年代开始,一种更有效的核能转换设计出现在火箭中(Haslett,1995 年;Lieberman,1992 年),当火箭远离地球大气层时,核心就会暴露在外,直接使用核碎片推力。从 2011 财年到 2014 财年,NASA 先进概念研究所研究了裂变碎片火箭发动机 (FFRE)。 (Werka 等人,2012 年;Chapline,1988 年;Chapline 等人,1988 年;Chapline 和 Matsuda,1991 年)。FFRE 会以极高的比冲(I SP)将裂变碎片的动量直接转化为航天器动量。I SP 是衡量发动机使用燃料产生推力的效率的指标。对于火箭技术,I SP 定义为每单位重量(地球上)推进剂在时间内的积分推力。(Benson,2008 年;Sutton 和 Biblarz,2016 年)。I SP 由公式 1 给出
在载人火星任务的背景下,描述了裂变碎片火箭发动机概念的电离辐射特性。这种推进系统利用悬浮在气凝胶基质中的微米级裂变燃料颗粒,可以在高功率密度(> kW/kg)下实现非常高的比冲量(> 10 6 s)。裂变芯位于电磁铁孔内,并位于外部中子减速剂材料内。低密度气凝胶可以对燃料颗粒进行辐射冷却,同时最大限度地减少与裂变碎片的碰撞损失,与以前的概念相比,可以更有效地利用裂变燃料产生推力。本文介绍了来自外部(例如银河宇宙射线)和内部(反应堆)源的宇航员机组人员的稳态电离辐射当量剂量的估计值。航天器设计包括一个离心概念,其中过境居住舱围绕航天器的重心旋转,为机组人员提供人工重力,并与核心分离。我们发现,裂变碎片推进系统与离心相结合可以缩短过境时间,降低等效辐射剂量,并降低长期暴露于微重力环境的风险。这种高比重脉冲推进系统将使其他载人快速过境、高 delta-V 行星际任务成为可能,其有效载荷质量分数远高于替代推进结构(化学和太阳能电力)。
“我们很高兴地通知您,我们通过观察质子的逆β衰变,确实探测到了来自裂变碎片的中微子。观测到的截面与预期的六乘以十到负四十四平方厘米非常吻合。”(电报给泡利)
传统核反应堆将裂变碎片的动能转化为核燃料内的热量,需要进行热能转换,而充足的初级冷却对于核安全至关重要。德克萨斯理工大学提出了一种替代设计(以及早期燃料开发数据),由于不涉及任何主要的热能转换途径,因此完全避免了当今的核安全问题。
2020 年 1 月 13 日至 17 日,在维也纳国际原子能机构总部,日本原子能机构、洛斯阿拉莫斯国家实验室和国际原子能机构核数据部门共同召开了一次特别会议,重点讨论了 Hauser-Feshbach 理论在裂变产物产量 (FPY) 评估和裂变建模中的应用。这次会议是为各研究所计划建立新的 FPY 数据库所做的准备工作。我们讨论了 Hauser-Feshbach 统计衰变模型的实施情况,以计算裂变碎片的去激发,并对各研究所可用的三个代码进行了相互比较——CCONE(日本原子能机构)、CoH/BeoH(洛斯阿拉莫斯国家实验室)和 TALYS(国际原子能机构)。讨论包括我们可以通过模型生成的裂变可观测量类型、初始碎片配置的估计(裂变后和瞬时粒子发射前),以及这些代码的未来开发,以使其适用于 FPY 数据评估。
1958 年至 1962 年间,美国和苏联在大气层中进行了数次核爆炸试验,其中包括 1962 年 7 月 9 日在约翰斯顿岛上空 400 公里高空发生的 1.4 百万吨爆炸的“星鱼一号”事件(Gombosi 等人,2017 年)。这些试验可视为太空主动实验(即故意扰乱当地环境的实验)的开端。它们展示了高空核爆炸的潜在破坏力,包括产生的电磁脉冲以及放射性裂变碎片可能产生的持久人造辐射带。例如,“星鱼一号”的意外后果之一是使至少七艘低地球轨道 (LEO) 航天器瘫痪,约占当时 LEO 航天器的三分之一(Gombosi 等人,2017 年)。大约在同一时间,范艾伦和他的团队对地球辐射带的根本性发现(Van Allen and Frank,1959 及其中的参考文献)表明了太空环境对航天器和宇航员来说有多么恶劣,以及我们对此知之甚少。在太空时代的推动下,积极的太空实验蓬勃发展,其目标是 (1) 探测基本的等离子体物理现象,(2) 阐明磁层和电离层物理的某些方面,以及 (3) 了解如何控制环境对太空资产的影响。炸弹、光束、加热器、释放、化学倾倒、等离子体羽流、系绳、天线、电压都是跨越数十年研究的积极实验的例子。六十年后,美国的积极太空实验计划发生了巨大变化。太空实验的数量急剧下降,取而代之的是研究强力发射器(如高频主动极光研究计划 (HAARP) 和阿雷西博的设施)引起的电离层加热和变化的地面实验。这种下降可以归因于几个原因,总结起来包括“唾手可得的果实”已经被收获,今天人们对太空环境有了更多的了解,太空飞行变得更加官僚化和风险规避,以及预算压力(Delzanno 和 Borovsky,2018 年)。然而,有许多理由对太空主动实验的未来感到乐观。新的科学和国家安全驱动因素要求进行新的主动太空实验。一个例子涉及磁层-电离层耦合,其中高功率电子束可用于磁场线测绘,并将遥远磁层中发生的现象与其在电离层中的图像联系起来(国家研究委员会,2012 年)。另一个例子涉及辐射带修复,通过在太空中注入电磁等离子体波,可以大大减少高空核爆炸产生的人造辐射带的通量,从而保护关键的太空资产。此外,还有新的成熟技术(超材料、致密相对论