里德学院核回响堆蓝色的切伦科夫辐射 图片起原：Toria Ellis

编译 菡萏

托利亚·埃利斯（Toria Ellis）站在水池边，关上了灯。埃利斯身边，几名女高中生木鸡之呆地看向水池底部倏忽显现的蓝色辉光——核回响堆堆芯发出的切伦科夫辐射，穿透水面映入了每小我的视网膜。

里德学院（Reed College）是一所位于美国俄勒冈州波特兰市的文理学院，这所仅招收本科生的小型高校因为一座 1968 年建成的核回响堆变得举世无双：里德研究回响堆（Reed Research Reactor, RRR）是美国甚至世界独一一座悉数由未卒业的本科学生掌握的核回响堆。

举世无双的回响堆

里德学院成立于 1908 年，校园中爬满常春藤的哥特式砖砌建筑与临近树木繁茂的峡谷一路，营造出了牛津式的古典校园情况。在这所大学一个不起眼的混凝土加砖石构造的单层建筑中，隐藏着世界上为数不多的开放式回响堆 RRR，参观者能够透过比饮用纯清水还要纯净 1 万倍的冷却水，看到堆芯中的燃料矩阵，以及核回响标记性的切伦科夫毫光。

里德学院校园 起原：Leah Nash

1960 年月初期，该校化学家亚瑟·斯科特（Arthur Scott）提出了“建造一个属于学校的回响堆”的设法，然则遭到了一些工作人员的抵制。他们认为一个没有工程系的文理学院应该把经费花在民族研究、支撑有色人种学生等更有意义的事情上。但斯科特对峙认为，核回响堆对于学生的人文教育至关主要。最终，校方破费了 32.1 万美元，在 1968 年建成了里德回响堆。

RRR 属于非动力“TRIGA”研究型回响堆，这种类型降生于二战竣事后不久，由通用原子公司设计和制造。RRR 的堆芯被 9.5 万升冷却水包抄，80 根燃料棒构成了一个圆形网格阵列，在启动时的蓝色毫光中看上去像是一个密密麻麻的蜂窝。这些由氢化锆和氢化铀制成的燃料棒，每一根都含有质量占比 8% 的浓缩铀-235。

如今，这座货真价实的核回响堆拥有 34 名把持员，他们悉数都是里德学院还未卒业的本科生，平均岁数只有 20 岁。唯二给年青年头的 RRR 团队拖后腿的，一个是回响堆主任杰里·纽豪斯（Jerry Newhouse），另一个就是运营司理托利亚·埃利斯，他们两人都是里德学院的教职工。

玩具？对象？

用核物理学注释 RRR 里发生了什么，其实非常简洁：傍边子达到必然速度后，就会令铀-235 的原子核裂变，释放出更多的中子。这时位于堆芯外层的石墨环会将这些中子反射回堆芯，并将它们的速度“减缓”到合适的水平，令更多的铀-235 原子核盘据，从而发生更多的中子。

按照国度实验室的尺度，里德学院的回响堆只是一个玩具。其 250 kW 的功率仅为法国劳厄-朗之万研究所（ILL）高通量核回响堆的 1/240，美国橡树岭国度实验室（ORNL）回响堆的 1/340。学生们甚至恶作剧说，RRR 发生的热量只能用来炒鸡蛋。

实际上，里德回响堆的真正脚色是一台实验仪器，研究者能够行使它发生的中子轰击实验样品，对其物质元素成分进行活化剖析，既能够确定不明污染物的成分，还能匡助剖断材料起原。RRR 配备有一个可以放置实验样品的扭转支架，还有两种中子发射装配，可以实现长时间或短时间曝光。傍边子轰击样品时，构成样品的元素粒子会发生放射性同位素，在近邻的放射化学实验室测得这些同位素的半衰期，就能匡助我们判袂样品中的元素成分。

RRR 吸引了波特兰市的大学生、研究生甚至本地的企业机构，他们带来了各类各样的测试样品。一名里德的本科生测验用 RRR 的中子束照射中国丝绸之路出土的陶器碎片和泥土样本，想要追溯其制造所在。另一逻辑学生则把用过的指甲钳奉上了回响堆的样品支架，而且经由剖析其上的黄金陈迹成功判袂出访用者的婚戒戴在了哪根手指上。还有一位波特兰的牙医寄来了补牙材料，想知道它是不是真的像账单上说的那样是银制的——实验的究竟有惊无险，被中子轰击的补牙材料发生了两种半衰期离别为 25s 和 144s 的银同位素，固然无害，但实验室里所有的辐射监测仪都被触发，把学生们吓了一跳。

准时炸弹照样乌托邦

让还没卒业的本科生掌握核回响堆听起来有些不靠谱，但里德学院要求，RRR 的所有学生把持员都必需先进修一系列物理学课程，完成为期一年的..并经由美国核能治理..（NRC）的严厉测验，才被许可上岗。RRR 接管的监管也和美国其他回响堆一般严厉。

不外，里德学院的回响堆曾在 1991 年因不明原因的泄露事变关停了一段时间。其时 RRR 正在为三个项目照射样品：一个是在沉积物中寻找硒的高中研究项目，一个是研究俄勒冈州温泉地质样本的硕士课题，还有一个是测试空气过滤器样品的博士课题。实验过程中，少量气态裂变产品不测泄露，导致回响堆被封闭。遗憾的是，直到 RRR 再次重开，监管机构也没有找到泄露原因。最后，回响堆被许可恢复正常运行，而且再未显现泄露事变。

对于里德学院的学生来说，RRR 是一个被珍爱在泡泡里的乌托邦。回响堆获得了里德学院的全力帮助，这意味着它不必依靠外部资金，学生们能够只考虑申请的研究是不是他们想要做的，有时甚至可以拒绝一些他们不想承接的项目。

RRR 的运营司理托利亚·埃利斯（Toria Ellis，左），以及学生把持员 Meng-Wei Chen（右） 图片起原：Michelle O’Shea; Jerry Newhouse

更为梦幻的是，在学生把持员中，仅有对折人来自理工科专业，还有近半是主修经济学、哲学、艺术专业等非 STEM 专业的学生。就连 RRR 的现任主任纽豪斯也拥有一个汗青学学位。他们每小我都可以操作复杂设备，在一个跨学科团队中介入科学项目，熟悉和认识科学世界的价格观。在 RRR 团队中，学生们在把持回响堆的同时阅读荷马和康德，表演莎士比亚和布莱希特，研究种族和性别问题，任何干闭回响堆的压力都不会来自政客或反核运动组织，而必需来自里德学院的校董会。

首要起原：

https://physicsworld.com/a/reed-college-the-only-place-in-the-us-where-students-get-to-run-a-real-nuclear-reactor/

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