美國最大的核能研究所之一就在麻省理工學(xué)院里。

普通人一輩子也見不到的核反應(yīng)堆，原來可以由學(xué)生黨控制，而且在邊上不需要穿防護(hù)服。這是怎么回事？一起來一探究竟吧。

在進(jìn)入 MIT 的核反應(yīng)堆之前，要先佩戴一個(gè)放射量測定器。接著，接待的小 姐姐，同時(shí)也是反應(yīng)堆監(jiān)督員的 Sarah 出現(xiàn)了。

在進(jìn)入之前，先把表示自己名字的燈打開，這樣大家都知道 Sarah 進(jìn)入了實(shí)驗(yàn)室。

Sarah 介紹說，反應(yīng)堆實(shí)際上被拆分得很細(xì)。如果有什么零部件壞了或者需要更換，只需要單獨(dú)預(yù)定就可以了。下面這個(gè)地方就相當(dāng)于是商場的商品展示柜一樣，需要更換的零件可以在里面挑選預(yù)定。

她說，從研究生一年級開始，她就開始在反應(yīng)堆工作了。當(dāng)時(shí)她是兼職的核反應(yīng)堆操作員，畢業(yè)后就正式入職了。

核反應(yīng)堆安全殼（containment building）是氣密的，空氣不能自由進(jìn)出，當(dāng)然這扇門也包括在內(nèi)。

核反應(yīng)堆安全殼內(nèi)的氣體都會(huì)經(jīng)過預(yù)先設(shè)置的檢測和過濾裝置才能從大樓里出去，這能夠保證沒有放射性物質(zhì)會(huì)被釋放到大樓外的地方。

MIT 的這個(gè)核反應(yīng)堆并不是用來發(fā)電的，而是做研究用的，會(huì)制造大量的中子，它的功率是美國大學(xué)里的第二大。

在大樓里有各種各樣的空氣質(zhì)量監(jiān)測儀，放射性監(jiān)測儀，它們可以實(shí)時(shí)通告大樓里的輻射量。人類的身體不能感知輻射劑量，所以需要儀器幫忙。

比如這個(gè)儀器里的0.1就表示0.1毫雷姆/小時(shí)。在波士頓城里一天接受到的輻射劑量為1毫雷姆，輻射來源是宇宙射線以及大地里的花崗巖。所以，在核反應(yīng)堆安全殼里呆10小時(shí)相當(dāng)于在波士頓城里呆一天。

這個(gè)房間的距離和反應(yīng)堆只有4米，但是輻射劑量卻和大街上一樣。

這多虧了防輻射混凝土。就是這個(gè)直徑為1.6米的圓筒，它包裹著反應(yīng)堆堆芯。它是由致密的混凝土做的，里面有金屬?zèng)_屑、沙子和水，它們能吸收輻射，不是普通的水泥。

在這個(gè)藍(lán)色的柱子里正在發(fā)生核裂變反應(yīng)。

核燃料放置在堆芯里，鈾235正在發(fā)生核裂變，產(chǎn)生中子，然后這些中子被其他鈾235吸收，它們繼續(xù)核裂變，射出更多中子。也就是說，所有的中子都來自這個(gè)藍(lán)色的柱子里。

大家看到這位叫做 Paul 的叔，他正在把一些硅放到輻射裝置里，使硅受到中子輻射，然后成為半導(dǎo)體。

硅受中子輻射怎么就會(huì)成為半導(dǎo)體呢？

硅本身并不是良導(dǎo)體，但是在接受中子輻射后，一些硅原子就會(huì)變成磷原子，這樣硅柱就從不良導(dǎo)體變成了半導(dǎo)體，這個(gè)過程叫做摻雜（doping）。

半導(dǎo)體大家都很熟悉了，各種電子設(shè)備里都有半導(dǎo)體。不過，在反應(yīng)堆里用中子輻射制造出的硅半導(dǎo)體更為精準(zhǔn)，因此這里產(chǎn)生的硅半導(dǎo)體可以用在對質(zhì)量要求更高的地方，比如飛機(jī)還有電網(wǎng)上。

現(xiàn)在來看看反應(yīng)堆池吧。

在這里科學(xué)家們正在做實(shí)驗(yàn)，樣品要放在堆芯里1000小時(shí)，接受中子輻射。

看到這個(gè)牌子了嘛，一般來說游客走到這里就不能再靠近了。

但是主持人有特殊的進(jìn)入技巧。先要穿上塑料鞋套，然后戴上塑料手套。

最后把自己的口袋都封起來，這樣口袋里的東西就不會(huì)掉到堆芯里了。

要知道有東西掉進(jìn)去的話很難撈出來，而且可能會(huì)損傷堆芯，那麻煩可就大了。

我們來看一眼堆芯吧。可以從反應(yīng)堆上面往下望哦。

堆芯是六角形的，它是由27個(gè)鉆石形狀的柱子形成的，每個(gè)柱子里都是核燃料。其中的一個(gè)柱子里還藏著一個(gè)圓柱體，這里面就是正在做實(shí)驗(yàn)的一種鹽，未來它可能成為為核反應(yīng)堆降溫的物質(zhì)。

核反應(yīng)堆是測試材料性質(zhì)的完美地點(diǎn)，因?yàn)樗鼘儆跇O端環(huán)境，放射性非常強(qiáng)，是進(jìn)行壓力測試的好地方。

看到這些科學(xué)家的頭了么，他們的腦袋離堆芯只有3米遠(yuǎn)，而且這個(gè)核反應(yīng)堆還沒有蓋子。

這些人還沒死的原因是，3米深的水能夠吸收中子，而且能夠吸收反應(yīng)的熱量，把每秒幾千雷姆的輻射降至每小時(shí)10毫雷姆的水平。

離開核反應(yīng)堆，第一件事是把手套丟掉。把鞋套放回去。

這里是從反應(yīng)堆里射出來的中子束，可以用它來做各種實(shí)驗(yàn)。比如把材料放在中子束上接受輻射。

圖片里左邊的 Gordon 正在和學(xué)生解釋如何利用中子束做實(shí)驗(yàn)，這些學(xué)生可以在寢室里遠(yuǎn)程收集數(shù)據(jù)。

利用中子束，可以計(jì)算反應(yīng)堆功率、材料吸收中子的程度、分子的形狀等等。

下面這個(gè)叫做 Mike 的實(shí)驗(yàn)者正在用這個(gè)封閉的盒子做實(shí)驗(yàn)。這是一個(gè)防輻射的實(shí)驗(yàn)盒子，用它可以儲存和操作反應(yīng)堆里出來的具有輻射性的樣品。

盒子里的輻射量是外面的3萬倍。

他正在拆解剛才實(shí)驗(yàn)里的樣品，也就是包著鉻的碳化硅，它有望替代現(xiàn)有的核反應(yīng)堆包殼材料。

再來另一個(gè)實(shí)驗(yàn)室看看。

這是實(shí)驗(yàn)員 Tom，他正在制造醫(yī)用的放射性金。

他要拿一些金粒，把它們送到反應(yīng)堆里接受中子輻射，出來的金子就具有輻射性了。再把這個(gè)金子送到醫(yī)院里，醫(yī)生就可以把它們注射到腫瘤里，殺死腫瘤細(xì)胞。

就像這樣，金子從這里的管道進(jìn)入反應(yīng)堆，然后掉到右邊的防輻射的盒子里。

現(xiàn)在我們進(jìn)入整個(gè)反應(yīng)堆的控制室看一看。

控制室里最重要的就是操作員，也就是 Sara。

Sara 是學(xué)生操作員。她和換班監(jiān)督員 Paul 正在做啟動(dòng)檢查，啟動(dòng)反應(yīng)堆。

Sara 最喜歡的按鈕就是這個(gè)按鈕，是緊急關(guān)閉反應(yīng)堆用的，只在測試的時(shí)候按過。

Sara 知道控制室里每一個(gè)按鈕的功能。她現(xiàn)在是 MIT 大三的學(xué)生，但已經(jīng)有資格控制 MIT 的核反應(yīng)堆了。

Sara 介紹說，想要在核反應(yīng)堆擔(dān)任操作員的話，要先學(xué)習(xí)系統(tǒng)操作手冊、技術(shù)指標(biāo)、所有的警報(bào)和操作程序，然后要進(jìn)行手把手的實(shí)地訓(xùn)練。最后，有一個(gè)美國核能管理委員會(huì)（NRC）的審查員會(huì)來考察 Sara。

她要在審查員面前開啟和關(guān)閉核反應(yīng)堆，還要回答一堆關(guān)于核反應(yīng)堆的問題，最后還要通過一個(gè)關(guān)于安全程序、輻射保護(hù)、反應(yīng)堆物理學(xué)的筆試。

Sara 已經(jīng)通過了這些測試，目前她已經(jīng)獲得了政府頒發(fā)的執(zhí)照，可以獨(dú)立在控制室監(jiān)控核反應(yīng)堆了。

在出大樓前，先要在這個(gè)類似《星際迷航》周邊的儀器上檢測是否收到了核污染。

像這樣站上去，然后把手插到2個(gè)檢測口里，就可以知道是否被污染了。

如果身體某處的輻射稍大，就會(huì)像這樣用膠帶把帶有輻射性的灰塵粘掉，換掉受污染的衣物，然后洗手。

這個(gè)是備用的輻射監(jiān)測儀。

最后把放射量測定器還給 Sarah。Sarah 說，度數(shù)沒有變化嘛。

對的，在 MIT 的池式反應(yīng)堆安全殼里呆了一天，受到的輻射劑量小到放射量測定器不可檢測。

提心吊膽了一天，結(jié)果這么刺激的嗎？好想親自去那里把頭懸在反應(yīng)堆池子上挑釁逃不出來的中子啊！凸( ??_?? )凸

圖片非特別注明均來自網(wǎng)絡(luò)。

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來源：把科學(xué)帶回家