世界上最年輕的制造出核反應堆的人
據國外媒體報道，英國蘭開夏郡中學的13歲男生杰米-愛德華茲在學校的一間教室制造了一個核反應堆，同時成功利用核聚變將兩個氫原子聚合成一個氦原子，成為世界上取得這一成就的最年輕的人。愛德華茲表示：“這是一個偉大的成就，一個引人注目的成果。我不敢相信這是真的，我的所有朋友都認為我瘋了。”
在告知校長自己計劃在一間教室制造一個核反應堆時，校長首先想到的是：“反應堆會把學校炸平嗎?”幸運的是，科學探索的興趣和勇氣戰(zhàn)勝了對健康和安全的擔憂，愛德華茲做出的“絕對安全”的承諾得到校長的信任。4日，愛德華茲成為世界上成功利用反應堆將兩個氫原子聚合成一個氦原子的最年輕的人。他事后表示：“這是一個偉大的成就，一個引人注目的成果。我不敢相信這是真的，我的所有朋友都認為我瘋了。”
愛德華茲在普雷斯頓的彭沃斯哈姆修道院學校上學，一直就對輻射產生濃厚興趣，甚至曾用圣誕節(jié)的錢購買一臺蓋格計數器。在2008年看到14歲的美國男生泰勒-威爾森在內華達州成功制造一臺小型聚變反應堆，成為世界上取得這一成就的最年輕的人的新聞之后，愛德華茲也產生了制造反應堆的念頭。他指出：“我看到了新聞報道，真的是太酷了。我決定自己也要大膽嘗試一下。”
產生制造反應堆的想法后，愛德華茲開始付諸實施。首先，他求助于核實驗室和大學院系，但“他們似乎沒有把我的想法當回事”。碰壁之后，他決定在自己的學校制造反應堆。他把這一想法告訴校長吉姆-霍利甘。慶幸的是，校長同意了他的想法，還決定資助他3000英鎊(約合5000美元)，幫助他進行研究?；衾试?日接受采訪時表示：“聽到杰米的想法后，我有些震驚，也有些緊張，但他向我保證絕不會把學校炸平的。”
經過幾個月的努力，愛德華茲在自己14歲生日前完成了反應堆的制造。4日，在一間教室的一個輻射控制區(qū)，愛德華茲當著一群專家的面按下開關。啟動之后，他目不轉睛地盯著自己的蓋格計數器，直至發(fā)生核聚變。他將核聚變形象地稱之為“在廣口瓶里制造的恒星”。
太陽的能量來自于核聚變。核聚變與核裂變存在很大差異。核裂變是指原子裂變，核電站和原子彈利用的都是核裂變。無論是核聚變還是核裂變都會釋放出大量能量。世界各地的科學家都在復制愛德華茲的實驗，但規(guī)模更大。科學家的目標是利用核聚變建造成本低并且環(huán)保的發(fā)電站。愛德華茲回憶說：“我一直注視著蓋格計數器的讀數，看著讀數快速上升，逐漸接近峰值。我知道我們做到了。”
愛德華茲的實驗在一群電子專家的幫助下進行，他們負責對儀器的安全性進行測試。他的好友喬治-貝克以及一些老師也參與了這項實驗。所有人都參加了一家核燃料公司的風險評估課程。愛德華茲的下一個目標是制造一臺微型強子對撞機。他希望長大之后成為一名核工程師或者從事理論物理學研究。
什么是核反應堆?
核反應堆，又稱為原子反應堆或反應堆，是能維持可控自持鏈式核裂變反應，裝配了核燃料以實現大規(guī)?？煽刂屏炎冩準椒磻难b置。核反應堆含有其核燃料按此種方式布置的結構，使得在無需補加中子源的條件下能在其中發(fā)生自持鏈式核裂變過程。反應堆這一術語應覆蓋裂變堆、聚變堆、裂變聚變混合堆，但一般情況下僅指裂變堆。
核反應堆有什么用途?
核裂變時既釋放出大量能量、又釋放出大量中子。核反應堆有許多用途，但歸結起來，一是利用裂變核能，二是利用裂變中子。核能主要用于發(fā)電，但它在其它方面也有廣泛的應用。例如核能供熱、核動力等。
核能供熱是廿世紀八十年代才發(fā)展起來的一項新技術，這是一種經濟、安全、清潔的熱源，因而在世界上受到廣泛重視。在能源結構上，用于低溫(如供暖等)的熱源，占總熱耗量的一半左右，這部分熱多由直接燃煤取得，因而給環(huán)境造成嚴重污染。在我國能源結構中，近70%的能量是以熱能形式消耗的，而其中約60%是120℃以下的低溫熱能，所以發(fā)展核反應堆低溫供熱，對緩解供應和運輸緊張、凈化環(huán)境、減少污染等方面都有十分重要的意義。核供熱是一種前途遠大的核能利用方式。核供熱不僅可用于居民冬季采暖，也可用于工業(yè)供熱。特別是高溫氣冷堆可以提供高溫熱源，能用于煤的氣化、煉鐵等耗熱巨大的行業(yè)。核能既然可以用來供熱、也一定可以用來制冷。清華大學在五兆瓦的低溫供熱堆上已經進行過成功的試驗。核供熱的另一個潛在的大用途是海水淡化。在各種海水淡化方案中，采用核供熱是經濟性最好的一種。在中東、北非地區(qū)，由于缺乏淡水，海水淡化的需求是很大的。
核能又是一種具有獨特優(yōu)越性的動力。因為它不需要空氣助燃，可作為地下、水中和太空缺乏空氣環(huán)境下的特殊動力;又由于它少耗料、高能量，是一種一次裝料后可以長時間供能的特殊動力。例如，它可作為火箭、宇宙飛船、人造衛(wèi)星、潛艇、航空母艦等的特殊動力。將來核動力可能會用于星際航行?，F在人類進行的太空探索，還局限于太陽系，故飛行器所需能量不大，用太陽能電池就可以了。如要到太陽系外其他星系探索，核動力恐怕是唯一的選擇。美、俄等國-直在從事核動力衛(wèi)星的研究開發(fā)，旨在把發(fā)電能力達上百千瓦的發(fā)電設備裝在衛(wèi)星上。由于有了大功率電源，衛(wèi)星在通訊、軍事等方面的威力將大大增強。1997年10月15日美國宇航局發(fā)射的“卡西尼”號核動力空間探測飛船，它要飛往土星，歷時7年，行程長達35億公里漫長的旅途。
核動力推進，主要用于核潛艇、核航空母艦和核破冰船。由于核能的能量密度大、只需要少量核燃料就能運行很長時間，這在軍事上有很大優(yōu)越性。尤其是核裂變能的產生不需要氧氣，故核潛艇可在水下長時間航行。正因為核動力推進有如此大的優(yōu)越性，故幾十年來全世界己制造的用于艦船推進的核反應堆數目已達數百座，超過了核電站中的反應堆數目(當然其功率遠小于核電站反應堆)。現在核航空母艦、核驅逐艦、核巡洋艦與核潛艇一起，已形成了一支強大的海上核力量。
核反應堆的第二大用途就是利用鏈式裂變反應中放出的大量中子。這方面的用途是非常多的，我們這里僅舉少量幾個例子。我們知道，許多穩(wěn)定的元素的原子核如果再吸收一個中子就會變成一種放射性同位素。因此反應堆可用來大量生產各種放射性同位素。放射性同位素在工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)學上的廣泛用途現在幾乎是盡人皆知的了。還有，現在工業(yè)、醫(yī)學和科研中經常需用一種帶有極微小孔洞的薄膜，用來過濾、去除溶液中的極細小的雜質或細菌之類。在反應堆中用中子轟擊薄膜材料可以生成極微小的孔洞，達到上述技術要求。利用反應堆中的中子還可以生產優(yōu)質半導體材料。我們知道在單晶硅中必須摻入少量其他材料，才能變成半導體，例如摻入磷元素。一般是采用擴散方法，在爐子里讓磷蒸汽通過硅片表面滲進去。但這樣做效果不是太理想，硅中磷的濃度不均勻，表面濃度高里面濃度變低?，F在可采用中子摻雜技術。把單晶硅放在反應堆里受中子輻照，硅俘獲一個中子后，經衰變后就變成了磷。由于中子不帶電、很容易進入硅片的內部，故這種辦法生產的硅半導體性質優(yōu)良。利用反應堆產生的中子可以治療癌癥。因為許多癌組織對于硼元素有較多的吸收，而且硼又有很強的吸收中子能力。硼被癌組織吸收后，經中子照射，硼會變成鋰并放出α射線。α射線可以有效殺死癌細胞，治療效果要比從外部用γ射線照射好得多。反應堆里的中子還可用于中子照相或者說中子成像。中子易于被輕物質散射，故中子照相用于檢查輕物質(例如炸藥、毒品等)特別有效，如果用x光或超聲成像則檢查不出來。