美橡树岭实验室计划增产锎-252

美国能源部（DOE）下属的Oak Ridge国家实验室（ORNL）正计划增加锎-252（Cf-252）的产量。该同位素用于启动核反应堆、检测新燃料组件，以及油井测井、国家安全等领域。

作为西方世界这种稀有放射性同位素的唯一生产商，该实验室正在实施一项突破性的化学工艺，可将生产时间缩短一半。一种耗时近十年开发的新型单循环化学分离工艺，在不影响材料质量的前提下，将处理时间缩短了约50%。项目负责人Samantha Schrell指出，随着先进反应堆设计走向商业部署，预计需求将激增。

Cf-252提供点燃自持核链式反应所需的最初中子火花。一座新核反应堆，或长期停堆的反应堆，其中子本底活度为零或极低。如果没有活性中子与燃料棒碰撞，反应堆将完全处于休眠状态。没有基准水平的中子通量，操作员无法安全启动反应堆。

Cf-252因其独特的自发裂变特性而被使用。它无需外部粒子撞击即可分裂，而是自然衰变并自行裂解。在分裂过程中，微量的Cf-252每秒发射出高达1000亿个中子。对于反应堆启动，该同位素被永久密封在高强度工业胶囊中，称为启动棒。这些启动棒被物理插入反应堆堆芯，紧邻新的二氧化铀燃料棒。

一旦启动棒就位，操作员便缓慢抽出反应堆的硼或镉控制棒（吸收中子）。Cf-252发出的稳定中子流开始与燃料中的铀原子碰撞。这导致铀分裂，释放出更多中子，并触发受控的多米诺骨牌效应。一旦反应堆达到临界并运行完第一个燃料循环，铀燃料及其内部产生的裂变产物将自行发射出足够多的本底中子，以维持或重启反应堆。在此阶段，不再需要Cf-252承担主要工作。

对Cf-252的需求激增主要由三类先进反应堆驱动，而分配过程则依赖于联邦政府与私营企业之间的紧密合作。根据Oak Ridge国家实验室（ORNL）和行业报告，新型裂变技术的商业化和立法推动需要大量Cf-252作为可靠的启动中子源，以引发可预测的链式反应。

数十家私营公司正在开发先进小型模块化反应堆（SMR）。每个新部署的SMR堆芯都需要自己的Cf-252启动源。与此同时，美国联邦政策已转向扩大高容量、国内清洁能源，目标是到2030年启动10座新的大型反应堆的建设。此外，美国军方正在执行指令，在国内陆军基地部署紧凑型微型裂变反应堆。这些移动式或小型反应堆需要快速、高度可预测的启动，严重依赖Cf-252。

由于Cf-252是一种极强的中子发射体，不能以原始形态运输或使用。分配渠道涉及大量协调工作。ORNL的放射化学工程开发中心（REDC）将该同位素分离成散装形式，如氧化锎、钯-锎合金芯块或特种合金丝。原材料被转移给一个由商业再封装商组成的工业联盟。这些专业公司制造放射性同位素，并将其永久密封在重型、屏蔽的工业胶囊中。

一旦安全密封，该联盟便将成品、可安全处理的工业放射源分发给全球商业客户，用于反应堆启动、油井测井和煤炭分析。对于非商业用途，REDC锎设施直接管理锎-252工业销售/借用计划，将专用中子源胶囊出借给学术大学、研究机构和其他美国政府机构。