橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）的研究人员发现了熔融三氯化铀中突破性的化学成分ღღ✿，对传统知识提出了挑战ღღ✿，为核反应堆设计和废料管理的进步铺平了道路198edf壹定发官网登录198edf壹定发官网登录ღღ✿。

　　在这幅插图中ღღ✿，SNS（紫色圆点）产生的中子从熔融的 UCl3（绿色）上散射开来ღღ✿，显示出其原子结构ღღ✿。黄色和白色球状物（模拟数据）代表振荡的 UCI3 键ღღ✿。资料来源ღღ✿：Alex Ivanov/ORNLღღ✿， 美国能源部

　　美国能源部橡树岭国家实验室在熔盐反应堆技术开发方面处于世界领先地位洛克王国上古龙王套装ღღ✿，其研究人员还开展了必要的基础科学研究ღღ✿，使核能在未来变得更加高效洛克王国上古龙王套装ღღ✿。在最近发表在《美国化学学会杂志》上的一篇论文中ღღ✿，研究人员首次记录了高温液态三氯化铀（UCl3）盐的独特化学动力学和结构ღღ✿，这是下一代反应堆的潜在核燃料来源洛克王国上古龙王套装ღღ✿。

　　这项研究的共同负责人ღღ✿、ORNL 的 Santanu Roy 说ღღ✿：这是为未来反应堆设计建立良好预测模型的关键第一步ღღ✿。更好地预测和计算微观行为对设计至关重要ღღ✿，可靠的数据有助于开发更好的模型ღღ✿。

　　几十年来ღღ✿，熔盐反应堆一直被认为有能力生产安全且价格合理的核能ღღ✿，20 世纪 60 年代ღღ✿，ORNL 的原型实验成功展示了这一技术ღღ✿。最近ღღ✿，随着去碳化日益成为世界各国的优先事项ღღ✿，许多国家重新加大了努力ღღ✿，使这种核反应堆得到广泛应用ღღ✿。

　　这些未来反应堆的理想系统设计有赖于对液态燃料盐行为的了解198edf壹定发官网登录ღღ✿，这种行为使它们有别于使用固体二氧化铀颗粒的典型核反应堆ღღ✿。这些燃料盐在原子水平上的化学ღღ✿、结构和动力学行为极难理解ღღ✿，尤其是当它们涉及放射性元素（如铀所属的锕系元素）时ღღ✿，因为这些盐只有在极高温度下才会熔化ღღ✿，并表现出复杂ღღ✿、奇特的离子配位化学性质ღღ✿。

　　这项研究由ORNL洛克王国上古龙王套装198edf壹定发官网登录ღღ✿、阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）和南卡罗来纳大学（University of South Carolina）合作进行ღღ✿，结合使用了计算方法和位于ORNL的能源部科学办公室用户设施--溅射中子源（SNS）来研究熔融状态下UCl3的化学键和原子动力学ღღ✿。

　　SNS 是世界上最明亮的中子源之一ღღ✿，科学家可以利用它进行最先进的中子散射研究ღღ✿，揭示材料的位置ღღ✿、运动和磁性等细节ღღ✿。当一束中子对准一个样品时ღღ✿，许多中子会穿过材料ღღ✿，但也有一些中子会直接与原子核相互作用并以一定角度弹开ღღ✿，就像台球游戏中碰撞的球一样ღღ✿。

　　科学家利用特殊的探测器对散射的中子进行计数ღღ✿，测量它们的能量和散射角ღღ✿，并绘制它们的最终位置图ღღ✿。这样ღღ✿，科学家们就可以收集到从液晶到超导陶瓷ღღ✿、从蛋白质到塑料ღღ✿、从金属到金属玻璃磁体等各种材料性质的详细信息ღღ✿。

　　每年都有数百名科学家利用 ORNL 的 SNS 进行研究ღღ✿，最终提高了从手机到药品等产品的质量ღღ✿，但并非所有科学家都需要在 900摄氏度（与火山熔岩一样高）的高温下研究放射性盐ღღ✿。在与 SNS 光束线科学家协调制定了严格的安全预防措施和特殊的封闭措施后198edf壹定发官网登录ღღ✿，研究小组得以完成一项前无古人的工作ღღ✿：测量熔融 UCl3 的化学键长度ღღ✿，并见证了它在达到熔融状态时的惊人表现ღღ✿。

　　亚历克斯-伊万诺夫（Alex Ivanov）说ღღ✿：自从我作为博士后加入 ORNL 以来ღღ✿，我一直在研究锕系元素和铀ღღ✿，但我从未想到ღღ✿，我们可以进入熔融状态并发现迷人的化学现象ღღ✿。

　　他们发现洛克王国上古龙王套装ღღ✿，平均而言ღღ✿，当物质变成液态时ღღ✿，将铀和氯固定在一起的键的距离实际上缩小了--这与化学和生活中常见的热胀冷缩的典型预期相反ღღ✿。更有趣的是ღღ✿，在各种成键的原子对中洛克王国上古龙王套装ღღ✿，键的大小并不一致ღღ✿，它们以一种振荡的模式伸展ღღ✿，有时达到比固态 UCl3 大得多的键长ღღ✿，但也会收紧到极短的键长ღღ✿。在液体中ღღ✿，以超高速发生的不同动态也很明显ღღ✿。

　　成键数据也出奇地复杂ღღ✿。当 UCl3 达到最紧密和最短的键长时ღღ✿，它短暂地使键合呈现出更多的共价性ღღ✿，而不是其典型的离子性ღღ✿，并再次以极快的速度--不到万亿分之一秒--在这种状态中进进出出ღღ✿。

　　观察到的这段明显的共价键时期虽然短暂且具有周期性ღღ✿，但有助于解释历史研究中描述熔融三氯化铀行为的一些不一致之处ღღ✿。这些发现以及更广泛的研究结果可能有助于改进未来反应堆设计的实验和计算方法ღღ✿。

　　此外ღღ✿，这些成果还增进了对锕系元素盐的基本了解ღღ✿，这可能有助于应对核废料ღღ✿、热处理以及涉及该系列元素的其他当前或未来应用所面临的挑战ღღ✿。壹定发官网入口ღღ✿。壹定发(中国游)官方网站ღღ✿，壹定发(中国区)官方网站ღღ✿！edf壹定发官网登录ღღ✿！化学研究ღღ✿，