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來源 MIT

編譯 七君

美國最大的核能研究所之一就在麻省理工學院裏。

普通人一輩子也見不到的核反應堆，原來可以由學生黨控制，而且在邊上不需要穿防護服。這是怎麼回事？一起來一探究竟吧。

在進入 MIT 的核反應堆之前，要先佩戴一個放射量測定器。接着，接待的小姐姐，同時也是反應堆監督員的 Sarah 出現了。

在進入之前，先把表示自己名字的燈打開，這樣大家都知道 Sarah 進入了實驗室。

Sarah 介紹說，反應堆實際上被拆分得很細。如果有什麼零部件壞了或者需要更換，只需要單獨預定就可以了。下面這個地方就相當於是商場的商品展示櫃一樣，需要更換的零件可以在裏面挑選預定。

她說，從研究生一年級開始，她就開始在反應堆工作了。當時她是兼職的核反應堆操作員，畢業後就正式入職了。

核反應堆安全殼（containment building）是氣密的，空氣不能自由進出，當然這扇門也包括在內。

核反應堆安全殼內的氣體都會經過預先設置的檢測和過濾裝置才能從大樓裏出去，這能夠保證沒有放射性物質會被釋放到大樓外的地方。

MIT 的這個核反應堆並不是用來發電的，而是做研究用的，會製造大量的中子，它的功率是美國大學裏的第二大。

在大樓裏有各種各樣的空氣質量監測儀，放射性監測儀，它們可以實時通告大樓裏的輻射量。人類的身體不能感知輻射劑量，所以需要儀器幫忙。

比如這個儀器裏的0.1就表示0.1毫雷姆/小時。在波士頓城裏一天接受到的輻射劑量爲1毫雷姆，輻射來源是宇宙射線以及大地裏的花崗巖。所以，在覈反應堆安全殼裏呆10小時相當於在波士頓城裏呆一天。

這個房間的距離和反應堆只有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。就是這個直徑爲1.6米的圓筒，它包裹着反應堆堆芯。它是由緻密的混凝土做的，裏面有金屬衝屑、沙子和水，它們能吸收輻射，不是普通的水泥。

在這個藍色的柱子里正在發生核裂變反應。

核燃料放置在堆芯裏，鈾235正在發生核裂變，產生中子，然後這些中子被其他鈾235吸收，它們繼續核裂變，射出更多中子。也就是說，所有的中子都來自這個藍色的柱子裏。

大家看到這位叫做 Paul 的叔，他正在把一些硅放到輻射裝置裏，使硅受到中子輻射，然後成爲半導體。

硅受中子輻射怎麼就會成爲半導體呢？

硅本身並不是良導體，但是在接受中子輻射後，一些硅原子就會變成磷原子，這樣硅柱就從不良導體變成了半導體，這個過程叫做摻雜（doping）。

半導體大家都很熟悉了，各種電子設備裏都有半導體。不過，在反應堆裏用中子輻射製造出的硅半導體更爲精準，因此這裏產生的硅半導體可以用在對質量要求更高的地方，比如飛機還有電網上。

現在來看看反應堆池吧。

在這裏科學家們正在做實驗，樣品要放在堆芯裏1000小時，接受中子輻射。

看到這個牌子了嘛，一般來說遊客走到這裏就不能再靠近了。

但是主持人有特殊的進入技巧。先要穿上塑料鞋套，然後戴上塑料手套。

最後把自己的口袋都封起來，這樣口袋裏的東西就不會掉到堆芯裏了。

要知道有東西掉進去的話很難撈出來，而且可能會損傷堆芯，那麻煩可就大了。

我們來看一眼堆芯吧。可以從反應堆上面往下望哦。

堆芯是六角形的，它是由27個鑽石形狀的柱子形成的，每個柱子裏都是核燃料。其中的一個柱子裏還藏着一個圓柱體，這裏面就是正在做實驗的一種鹽，未來它可能成爲爲核反應堆降溫的物質。

核反應堆是測試材料性質的完美地點，因爲它屬於極端環境，放射性非常強，是進行壓力測試的好地方。

看到這些科學家的頭了麼，他們的腦袋離堆芯只有3米遠，而且這個核反應堆還沒有蓋子。

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

離開核反應堆，第一件事是把手套丟掉。把鞋套放回去。

這裏是從反應堆裏射出來的中子束，可以用它來做各種實驗。比如把材料放在中子束上接受輻射。

圖片裏左邊的 Gordon 正在和學生解釋如何利用中子束做實驗，這些學生可以在寢室裏遠程收集數據。

利用中子束，可以計算反應堆功率、材料吸收中子的程度、分子的形狀等等。

下面這個叫做 Mike 的實驗者正在用這個封閉的盒子做實驗。這是一個防輻射的實驗盒子，用它可以儲存和操作反應堆裏出來的具有輻射性的樣品。

盒子裏的輻射量是外面的3萬倍。

他正在拆解剛纔實驗裏的樣品，也就是包着鉻的碳化硅，它有望替代現有的核反應堆包殼材料。

再來另一個實驗室看看。

這是實驗員 Tom，他正在製造醫用的放射性金。

他要拿一些金粒，把它們送到反應堆裏接受中子輻射，出來的金子就具有輻射性了。再把這個金子送到醫院裏，醫生就可以把它們注射到腫瘤裏，殺死腫瘤細胞。

就像這樣，金子從這裏的管道進入反應堆，然後掉到右邊的防輻射的盒子裏。

現在我們進入整個反應堆的控制室看一看。

控制室裏最重要的就是操作員，也就是 Sara。

Sara 是學生操作員。她和換班監督員 Paul 正在做啓動檢查，啓動反應堆。

Sara 最喜歡的按鈕就是這個按鈕，是緊急關閉反應堆用的，只在測試的時候按過。

Sara 知道控制室裏每一個按鈕的功能。她現在是 MIT 大三的學生，但已經有資格控制 MIT 的核反應堆了。

Sara 介紹說，想要在覈反應堆擔任操作員的話，要先學習系統操作手冊、技術指標、所有的警報和操作程序，然後要進行手把手的實地訓練。最後，有一個美國核能管理委員會（NRC）的審查員會來考察 Sara。

她要在審查員面前開啓和關閉核反應堆，還要回答一堆關於核反應堆的問題，最後還要通過一個關於安全程序、輻射保護、反應堆物理學的筆試。

Sara 已經通過了這些測試，目前她已經獲得了政府頒發的執照，可以獨立在控制室監控核反應堆了。

在出大樓前，先要在這個類似《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，然後把手插到2個檢測口裏，就可以知道是否被污染了。

如果身體某處的輻射稍大，就會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，然後洗手。

這個是備用的輻射監測儀。

最後把放射量測定器還給 Sarah。Sarah 說，度數沒有變化嘛。

對的，在 MIT 的池式反應堆安全殼裏呆了一天，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，結果這麼刺激的嗎？好想親自去那裏把頭懸在反應堆池子上挑釁逃不出來的中子啊！凸( ??_?? )凸

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北京：科學出版社

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（本期編輯：王 芳）

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