美國宇航局（NASA）依靠鈽-238這種人造放射性元素為其服役時間最長，飛行距離最遠的飛船提供動力。幾乎所有鈽-238都在冷戰期間生產，隨著時間的推移，這種材料的供給日益減少。鈽-238短缺將讓深空探索任務受到一系列限制。現在，美國能源部正在生產新一批鈽-238。在橡樹嶺國家實驗室研製的一款新型機器人幫助下，產量可提高到原來的8倍。
二氧化鈽-238因自身熱量發光
美國政府表示一款新型機器人將幫助他們打造鈽-238的一個長期可靠供應鏈。美國宇航局需要這種放射性材料進行深空探索。從「新地平線」號（已經進入冥王星以外的天域）到「旅行者」號再到「卡西尼」號（已經墜落土星），宇航局的一些最具史詩性的太空探索任務都離不開鈽-238。
鈽-238在衰變過程中釋放熱量，放射性同位素發電機可以將這些熱量轉化成電。由於鈽-238需要數百年才能冷卻，這種發電機可以讓機器人運轉幾十年之久。鈽-238人為合成，是地球上最罕見、最昂貴的材料之一。上一次批次生產鈽-238還是在冷戰期間，當時被用於製造核武器。現在，美國宇航局庫存的鈽-238僅夠執行3次深空探索任務。
技術人員為宇航局的「卡西尼」號飛船安裝放射性同位素發電機
上世紀90年代，宇航局試圖解決鈽-238供應萎縮問題，但直到2012年，宇航局及其合作伙伴才獲得資金，打造新的鈽-238供應鏈。這項工作每年獲得大約2000萬美元資金，現在已從研發階段步入全規模生產。美國能源部希望在2025年滿足宇航局每年3.3磅（約合1500克）的需求。
作為這項工作的領導者、橡樹嶺國家實驗室表示他們最近驗證了一種方式，能夠讓鈽-238的產量增至幾年前的8倍。增產背後的功臣是一款新型自動機器人。橡樹嶺實驗室鈽-238供應計劃負責人鮑勃·哈姆在接受「商業內幕」網站採訪時表示：「你不可能在沃爾瑪買到這樣的裝置。」
橡樹嶺實驗室的高通量同位素反應堆
2015年12月，橡樹嶺實驗室為宇航局生產鈽。這是幾十年來的第一次。雖然產量只有區區1.8盎司（約合50克），但也足以證明這個實驗室成功研製出「配方」和相關工具，有能力完成這項使命。橡樹嶺實驗室發言人詹森·埃利斯在接受「商業內幕」網站採訪時指出：「這是一項巨大成就，是我們邁出的第一步同時也是非常重要的一步。」
在日前舉行的新聞釋出會上，橡樹嶺實驗室表示他們準備將年產量提高到14盎司（約合400克），是原來的8倍。埃利斯說：「這是另一項巨大成就和巨大飛躍，因為我們將擴大生產規模。為了做到這一點，我們不僅要提高效率。」哈姆指出生產鈽-238的舊配方已經不合時宜，因為任何人都沒有冷戰期間的巨型生產反應堆。為此，他和同事必須找到更安全的現代配方。
橡樹嶺實驗室鈽-238製造系統的一部分，中間是模擬的錼-237球丸
哈姆表示生產一批鈽-238歷時大約28到36個月，需要使用的初始材料為錼-237。錼-237被壓成小球丸，放入一個鋁套管，而後將套管插入橡樹嶺的一個特製核反應堆——高通量同位素反應堆。在幾個月時間裡，錼-237一直「沐浴」在來自反應堆核心的中子流中。在此之後，部分錼-237轉化成鈽-238。（與它的姊妹同位素鈽-239不同，鈽-238並不用於核武器核心。）
在水池中冷卻數月後，工作人員將它們溶解在酸中，利用化學手段將鈽和錼分離，同時對兩種物質進行提純。純鈽交給宇航局，純錼繼續充當反應堆目標材料。不過，錼對人體構成威脅。極少量錼會衰變成高放射性的鏷-233。鏷-233的半衰期為27天，衰變過程中會釋放高能伽馬射線。
「新地平線」號飛船藝術概念圖。這艘飛船採用放射性同位素發電機，利用鈽-238衰變釋放的熱量發電
哈姆表示：「極少量鏷也會讓工作人員受到大劑量輻射。」這種輻射暴露限制了訓練有素的工作人員將錼-237作為反應堆目標材料的時間。在橡樹嶺實驗室，只有少量工作人員從事這項任務。此外，為宇航局進行全規摸鈽-238生產需要每年製造2萬到2.5萬個錼-237球丸。哈姆表示這項冗長乏味的重複性工作需要藉助防護性熱室。他說：「每年壓2萬個球丸估計會讓我瘋掉。」
為了大幅提高年產量，哈姆和他的團隊與能源部的其他人員合作，研製出一款適合在熱室工作的自動機器人。他們製造了兩個機器人，以防萬一。哈姆說：「實際上，我們沒必要這麼做，但有個備份總是好的。如果我們遇到問題或者機器出現故障，我們可以讓『替補』頂上，以保證生產進度。」
「旅行者2」號，利用鈽-238衰變釋放的熱量發電
這款機器人擁有一條多功能手臂，從事重複性工作的速度和安全性都遠超人類。工作時，機器人拿起一個漏斗形裝置，將其放入沖模，而後灌入預先算好數量的錼-237，壓制錼-237球丸，而後將球丸裝入托盤。工作人員隨後將球丸裝入套管並插入反應堆。
哈姆的團隊必須加快生產步伐，讓產量再增加3倍，以滿足宇航局設定的目標。他相信這項計劃處在正確的軌道上。現在，橡樹嶺實驗室的生產設施並未開足馬力，因為哈姆希望深入瞭解每一個環節，而後再進一步擴大規摸。
橡樹嶺實驗室鈽-238製造系統的一部分
哈姆說：「放射性材料的管理要符合很多要求，必須做到『安全』二字。」橡樹嶺實驗室並非孤軍奮戰，一旦做好擴大生產規模的準備，愛達荷國家實驗室會向他們伸出援助之手。這家實驗室擁有一個名為「改進型試驗堆」的設施，能夠將錼-237鍛造成鈽-238。
哈姆認為如果開足馬力，能源部每年可生產大約11磅（約合5000克）鈽-238，是所要求產量的3倍。「如果宇航局要求提高產量，我們可以擴大生產規模，滿足他們的要求。現在，我們有能力大幅提高產量，滿足宇航局核動力探索任務的需求。」
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