麻省理工学院（MIT）的实验物理学家鲍里斯·凯科维奇（Boris Khaykovich）准备在 ORNL的散裂中子源中用NOMAD仪器探测他的氯基盐溶液，该实验将提供核工程师可以用来为熔盐反应堆设计盐溶液的预测模型。
1、盐溶液测试
熔盐反应堆可能成为未来核能产业的基石，使公司能够以安全高效的方式生产无碳电力。但首先，研究人员必须更好地了解盐溶液在核环境中的行为。
麻省理工学院（MIT）的实验物理学家鲍里斯·凯科维奇（Boris Khaykovich）利用能源部（DOE）橡树岭国家实验室（ORNL）的中子散射来测试盐溶液。
他的工作探索了盐在高温下的基本化学和物理性质。利用收集到的数据，他可以创建高保真模型，预测盐溶液在熔盐反应器的激烈环境中的表现。
凯科维奇说，这些模型对致力于将熔盐反应堆商业化发电的核工程师来说，是非常宝贵的。
他希望来自实验的信息将使他能够帮助同事设计盐溶液，并创建专门用于运行熔盐反应堆的诊断工具。
凯科维奇说：“熔盐反应堆可以帮助我们更好地利用核能。这项研究将为工程师设计和建造这些装置提供新的工具。”
2、熔盐溶液意义
核反应堆的工作原理是利用核裂变产生的热量使水沸腾并产生蒸汽，蒸汽通过涡轮机驱动发电机发电。
沸水反应堆通过直接在反应堆容器中煮沸水来实现这一点，而压水反应堆在高压下在高温水的单独回路中煮沸水。压水反应堆约占美国所有核能产量的65%。
在这里，熔盐溶液意义非比寻常。
核反应堆可以使用熔盐，而不是依靠必须持续保持高压的超热水，熔盐可以在不沸腾的情况下达到极高的温度。
这使得他们能够利用低压组件更高效地发电，从而生产出比压水反应堆成本更低的电力。
“为了建造熔盐反应堆，我们需要确切地了解盐溶液在核环境中的行为，”哈伊科维奇说。
他解释说，一些盐反应堆的设计包括循环盐中溶解的核燃料，如铀。
当燃料发生裂变时，会产生新的化合物，其中大部分也会溶解在熔盐溶液中，从而改变其成分，并可能改变其行为。工程师们需要确切地知道盐溶液将如何影响反应堆系统的运行，并受到其影响。
凯科维奇说：“在熔融盐反应堆商业化之前，这些是我们需要解决的基本问题。在基本层面上，燃料、裂变和腐蚀产物将如何改变盐溶液？改变盐成分将如何改变反应堆行为？在设计熔融盐反应堆时，我们必须找到这些问题的答案。”
3、研究原理
为了找到答案，凯科维奇使用了ORNL的散裂中子源（SNS）上的NOMAD仪器。
NOMAD的特点是高温样品环境，允许在使用中子衍射仪研究样品之前，将样品加热到1500°F以上。中子是这类研究的完美选择，因为它们对铬-52和铬-53特别敏感，而铬-52和铬-53是盐样本中的重要同位素。
使用NOMAD，凯科维奇能够看到每个带正电的铬离子如何吸引六个负氯离子在溶液中形成八面体网络。
他解释说，由于氯化铬的吸引力，氯离子平均比纯熔融氯化钠中的氯离子靠得更近，而钠离子周围的环境不受铬的影响，这样来看就像熔融氯化钠中的情况一样。
然而，他指出，不会故意将铬添加到熔盐反应器的盐溶液中。由于铬是一种不需要的杂质，因此腐蚀会导致铬溶解在熔体中，这就是为什么了解杂质的影响很重要。
凯科维奇说：“铬-52的中子散射长度为正，这意味着中子被同位素排斥。而铬-53的中子散射长度为负，这意味着它吸引中子。通过在盐溶液中加入这两种同位素，我们可以生成一组全面的衍射峰，为铬如何与熔体中的其他组分相互作用提供重要的见解，这只能通过中子来实现。”
凯科维奇的研究只是ORNL长期以来支持熔盐反应堆相关科学的最新一个。
ORNL建造并运行了迄今为止唯一一个经过测试的熔盐反应堆，该实验室继续为渴望进一步开发这项有希望的技术的研究人员提供关键资源。
Lou Qualls说：“对熔盐反应堆中盐行为的基本了解，对设计和许可过程至关重要。使用我们的科学工具帮助建立这种了解是最终使我们成功的重要因素。”
他既是ORNL核科学与工程理事会的反应堆技术集成负责人，也是DOE熔盐反应堆研究的国家技术总监。
“我们希望用这些数据生成的模型，对试图设计熔盐反应堆的工程师来说是一笔巨大的财富，”凯科维奇说，“中子在核能的新阶段扮演着重要角色。”
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