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发布日期:2026-06-05 15:21    点击次数:200

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里德学院核响应堆蓝色的切伦科夫辐射 | Toria Ellis

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编译 菡萏

托利亚·埃利斯(Toria Ellis)站在池塘边,关上了灯。埃利斯身边,几名女高中生词穷理屈地看向池塘底部短暂出现的蓝色辉光——核响应堆堆芯发出的切伦科夫辐射,穿透水面映入了每个东谈主的视网膜。

里德学院(Reed College)是一所位于好意思国俄勒冈州波特兰市的文理学院,这所仅招收本科生的袖珍高校因为一座 1968 年建成的核响应堆变得唯一无二:里德有计划响应堆(Reed Research Reactor, RRR)是好意思国乃至全国唯逐个座全部由未毕业的本科学生甩掉的核响应堆。

唯一无二的响应堆

里德学院确立于 1908 年,校园中爬满常春藤的哥特式砖砌建筑与临近树木茂密的峡谷一齐,营造出了牛津式的古典校园环境。在这所大学一个不起眼的混凝土加砖石结构的单层建筑中,散失着全国上为数未几的怒放式响应堆 RRR平博色碟,参不雅者不错透过比饮用纯洁水还要纯洁 1 万倍的冷却水,看到堆芯中的燃料矩阵,以及核响应标识性的切伦科夫光泽。

里德学院校园|Leah Nash

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1960 年代初期,该校化学家亚瑟·斯科特(Arthur Scott)提议了“建造一个属于学校的响应堆”的见解,然则遭到了一些责任主谈主员的遏抑。他们以为一个莫得工程系的文理学院应该把经费花在民族有计划、因循有色东谈主种学生等更专诚念念酷爱的事情上。但斯科特坚捏以为,核响应堆关于学生的东谈主文阐扬至关伏击。最终,校方糜掷了 32.1 万好意思元,在 1968 年建成了里德响应堆。

RRR 属于非能源“TRIGA”有计划型响应堆,这种类型出身于二战完结后不久,由通用原子公司策画和制造。RRR 的堆芯被 9.5 万升冷却水包围,80 根燃料棒构成了一个圆形网格阵列,在启动时的蓝色光泽中看上去像是一个密密匝匝的蜂窝。这些由氢化锆和氢化铀制成的燃料棒,每一根皆含有质料占比 8% 的浓缩铀-235。

当今,这座真材实料的核响应堆领有 34 名操作员,他们全部皆是里德学院还未毕业的本科生,平均年纪唯有 20 岁。唯二给年青的 RRR 团队拖后腿的,一个是响应堆主任杰里·纽豪斯(Jerry Newhouse),另一个即是运营司理托利亚·埃利斯,他们两东谈主皆是里德学院的教员工。

玩物?用具?

用核物理学解释 RRR 里发生了什么,其实特殊简便:当中子达到一定速率后,就会令铀-235 的原子核裂变,开释出更多的中子。这时位于堆芯外层的石墨环会将这些中子反射回堆芯,并将它们的速率“减缓”到相宜的进度,令更多的铀-235 原子核分裂,从而产生更多的中子。

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按照国度实验室的圭臬,里德学院的响应堆仅仅一个玩物。其 250 kW 的功率仅为法国劳厄-朗之万有计划所(ILL)高通量核响应堆的 1/240平博色碟,好意思国橡树岭国度实验室(ORNL)响应堆的 1/340。学生们以至开打趣说,RRR 产生的热量只可用来炒鸡蛋。

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实验上,里德响应堆的的确变装是一台实验仪器,有计划者不错愚弄它产生的中子轰击实验样品,对其物资元素身分进行活化分析,既不错笃定不解浑浊物的身分,还能匡助判定材料开头。RRR 配备有一个好像甩掉实验样品的旋转支架,还有两种中子放射安装,好像完结长技术或短技术曝光。当中子轰击样品时,构成样品的元素粒子会产生放射性同位素,在隔邻的放射化学实验室测得这些同位素的半衰期,就能匡助咱们鉴别样品中的元素身分。

众所周知,人体正常温度大致介于36.2℃~37.2℃之间,当体温升高时身体会加快新陈代谢,并通过排汗降低体温,维持身体的稳定,防止重要脏器损伤。但是,如果环境温度超过了正常的体温,接近甚至是超过40℃,人体无法通过散热来控制体温,随之而来的就是头痛、头晕、口渴、多汗等先兆中暑症状。

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RRR 眩惑了波特兰市的大学生、有计划生乃至当地的企业机构,他们带来了各式种种的测试样品。又名里德的本科生尝试用 RRR 的中子束照掷中国丝绸之路出土的陶器碎屑和泥土样本,想要细腻其制造地方。另又名学生则把用过的指甲钳奉上了响应堆的样品支架,况且通过分析其上的黄金行踪见效鉴别出使用者的婚戒戴在了哪根手指上。还有一位波特兰的牙医寄来了补牙材料,想知谈它是不是确实像账单上说的那样是银制的——实验的成果有惊无险,被中子轰击的补牙材料产生了两种半衰期分辨为 25s 和 144s 的银同位素,诚然无害,但实验室里统共的辐射监测仪皆被触发,把学生们吓了一跳。

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让还没毕业的本科生甩掉核响应堆听起来有些不靠谱,但里德学院条目,RRR 的统共学生操作员皆必须先学习一系列物理学课程,完成为期一年的培训并通过好意思国核能惩处委员会(NRC)的严格教师,才被允许上岗。RRR 给与的监管也和好意思国其他响应堆通常严格。

不外,里德学院的响应堆曾在 1991 年因不解原因的线路事故关停了一段技术。那时 RRR 正在为三个名堂映照样品:一个是在千里积物中寻找硒的高中有计划名堂,一个是有计划俄勒冈州温泉地质样本的硕士课题,还有一个是测试空气过滤器样品的博士课题。实验经由中,少许气态裂变居品不测线路,导致响应堆被关闭。缺憾的是,直到 RRR 再次重开,监管机构也莫得找到线路原因。临了,响应堆被允许收复频频出手,况且再未出现线路事故。

关于里德学院的学生来说,RRR 是一个被保护在泡泡里的乌托邦。响应堆取得了里德学院的全力资助,这意味着它无须依赖外部资金,学生们不错只研究苦求的有计划是不是他们想要作念的,巧合以至友像拒却一些他们不想贯串的名堂。

RRR 的运营司理托利亚·埃利斯(Toria Ellis,左),以及学生操作员 Meng-Wei Chen(右) |Michelle O’Shea; Jerry Newhouse

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更为黑甜乡的是,在学生操作员中,仅有半数东谈主来自理工科专科,还有近半是主修经济学、玄学、艺术专科等非 STEM 专科的学生。就连 RRR 的现任主任纽豪斯也领有一个历史学学位。他们每个东谈主皆好像专揽复杂开辟,在一个跨学科团队中参与科学名堂,熟识和了解科学全国的价值不雅。在 RRR 团队中,学生们在操作响应堆的同期阅读荷马和康德,扮演莎士比亚和布莱希特,有计划种族和性别问题,任何干闭响应堆的压力皆不会来自政客或反核行径组织,而必须来自里德学院的校董会。

主要开头:

https://physicsworld.com/a/reed-college-the-only-place-in-the-us-where-students-get-to-run-a-real-nuclear-reactor/

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