俄國發明新式核燃料護套

防止福島核事故重演

分享自中時電子報：2018年01月31日 22:43 中時電子報 江飛宇

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現行的核燃料棒外層是由鋯金屬所製作的護套，但是要是遇上極端情況與核電廠人員接連出錯的時候，鋯合金仍然有氫氣爆的問題，俄國科學家設想未來使用鉬合金來替代。(圖/台灣電力公司)

俄羅斯國家核研究大學(MEPhI)的研究人員進行了一項關於核燃料保護套的研究，他們使用鉬金屬(Mo)的同位素，替代現有的鋯合金的核燃料護套。他們已經證明，這樣的改變可以提高核能的安全性，避免福島事故再次上演。

物理科學網(phys.org)報導，現在的核能原理中，鈾燃料束是安裝在鋯合金護套內，鋯合金具有很高的耐腐蝕性，最重要的是鋯幾乎不會和中子反應，所以是極好的核燃枓棒護套。

然而，在極端情況下，鋯合金也會出現缺點，就是一但反應爐缺水，鋯與700度以上的高溫水蒸氣，會產生氫化作用，被稱為「鋯水反應」，這將會導致燃料外殼的劣化，造成反應爐熔毀，以及氫氣爆炸，這就是2011年日本福島核電廠事故所發生的現象。

世界各地的核物理學家長期以來一直在討論用什麼樣的材料可以替代鋯合金，這是個相當困難的選擇，它必須要擁有鋯合金的全部優點，也就是與鋯一樣具高耐腐蝕性、較高的導熱性、很小的中子截面積，而且它最終工藝成本還不能比鋯合金昂貴，否則就沒有意義。

如今俄羅斯科學團隊相信他們可能找到了合適的替代材料，就是鉬的同位素， MEPHI分子物理系教授瓦倫丁．伯薩維奇(Valentin Borisevich)說，他們是利用原本來拿來分離鈾燃料的氣體分離器，拿來改造成分離鉬的同位素，最終取得了中子截面比鋯還要小，其他的特性也與鋯差不多的好材料。

鉬是一種銀灰色過渡金屬，與鋯為同一族類，自然也有類似的特性：耐腐蝕、耐高溫，它的熔點比鋯還要更高，達到2896 K，是金屬界裡排名第6耐高溫的，而且它也很容易與其他金屬合成堅硬的合金。

鉬的同位素頗多，達到41等，可惜報導中沒有說明清楚是哪一種鉬同位素適合當核燃料護套材料，總之未來如果這項技術得到進一步的確定並且被廣泛使用，將可大幅提升現有核電廠的安全性。

這項研究正在與大陸北京清華大學工程物理系一同合作，希望未來該技術能成為可能。

(中時電子報)

文章來源：Scientists create new material for nuclear reactors