這是世界唯一由本科學生控制的核反應堆，他們平均年齡只有20歲_風聞

對於裏德學院的學生來説，反應堆是一個被保護在泡泡裏的烏托邦。它獲得裏德學院的全力資助，不必依賴外部資金，學生們可以只考慮申請的研究是不是他們想要做的，有時甚至能夠拒絕一些他們不想承接的項目。

編譯 | 菡萏

託利亞·埃利斯（Toria Ellis）站在水池邊，關上了燈。埃利斯身邊，幾名女高中生目瞪口呆地看向水池底部突然出現的藍色輝光——核反應堆堆芯發出的切倫科夫輻射，穿透水面映入了每個人的視網膜。

裏德學院核反應堆藍色的切倫科夫輻射丨圖片來源：Toria Ellis

裏德學院（Reed College）是一所位於美國俄勒岡州波特蘭市的文理學院，這所僅招收本科生的小型高校因為一座1968年建成的核反應堆變得獨一無二：裏德研究反應堆（Reed Research Reactor, RRR）是美國乃至世界唯一一座全部由未畢業的本科學生控制的核反應堆。

獨一無二的反應堆

裏德學院成立於1908年，校園中爬滿常春藤的哥特式磚砌建築與鄰近樹木繁茂的峽谷一起，營造出了牛津式的古典校園環境。在這所大學一個不起眼的混凝土加磚石結構的單層建築中，隱藏着世界上為數不多的開放式反應堆 RRR，參觀者可以透過比飲用純淨水還要純淨1萬倍的冷卻水，看到堆芯中的燃料矩陣，以及核反應標誌性的切倫科夫光芒。

裏德學院校園丨來源：Leah Nash

1960年代初期，該校化學家亞瑟·斯科特（Arthur Scott）提出了“建造一個屬於學校的反應堆”的想法，但是遭到了一些工作人員的抵制。他們認為一個沒有工程系的文理學院應該把經費花在民族研究、支持有色人種學生等更有意義的事情上。但斯科特堅持認為，核反應堆對於學生的人文教育至關重要。最終，校方花費了32.1萬美元，在1968年建成了裏德反應堆。

RRR屬於非動力“TRIGA”研究型反應堆，這種類型誕生於二戰結束後不久，由通用原子公司設計和製造。RRR的堆芯被9.5萬升冷卻水包圍，80根燃料棒組成了一個圓形網格陣列，在啓動時的藍色光芒中看上去像是一個密密麻麻的蜂窩。這些由氫化鋯和氫化鈾製成的燃料棒，每一根都含有質量佔比8%的濃縮鈾-235。

現在，這座貨真價實的核反應堆擁有34名操作員，他們全部都是裏德學院還未畢業的本科生，平均年齡只有20歲。唯二給年輕的RRR團隊拖後腿的，一個是反應堆主任傑裏·紐豪斯（Jerry Newhouse），另一個就是運營經理託利亞·埃利斯，他們兩人都是裏德學院的教職工。

玩具？工具？

用核物理學解釋RRR裏發生了什麼，其實非常簡單：當中子達到一定速度後，就會令鈾-235的原子核裂變，釋放出更多的中子。這時位於堆芯外層的石墨環會將這些中子反射回堆芯，並將它們的速度“減緩”到合適的程度，令更多的鈾-235原子核分裂，從而產生更多的中子。

按照國家實驗室的標準，裏德學院的反應堆只是一個玩具。其250kW的功率僅為法國勞厄-朗之萬研究所（ILL）高通量核反應堆的1/240，美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）反應堆的1/340。學生們甚至開玩笑説，RRR產生的熱量只能用來炒雞蛋。

實際上，裏德反應堆的真正角色是一台實驗儀器，研究者可以利用它產生的中子轟擊實驗樣品，對其物質元素成分進行活化分析，既可以確定不明污染物的成分，還能幫助判定材料來源。RRR配備有一個能夠放置實驗樣品的旋轉支架，還有兩種中子發射裝置，能夠實現長時間或短時間曝光。當中子轟擊樣品時，組成樣品的元素粒子會產生放射性同位素，在隔壁的放射化學實驗室測得這些同位素的半衰期，就能幫助研究者辨別樣品中的元素成分。

RRR吸引了波特蘭市的大學生、研究生乃至當地的企業機構，他們帶來了各種各樣的測試樣品。一名裏德的本科生嘗試用RRR的中子束照射中國絲綢之路出土的陶器碎片和土壤樣本，想要追溯其製造地點。另一名學生則把用過的指甲鉗送上了反應堆的樣品支架，並且通過分析其上的黃金痕跡成功辨別出使用者的婚戒戴在了哪根手指上。還有一位波特蘭的牙醫寄來了補牙材料，想知道它是不是真的像賬單上説的那樣是銀製的——實驗的結果有驚無險，被中子轟擊的補牙材料產生了兩種半衰期分別為25s和144s的銀同位素，雖然無害，但實驗室裏所有的輻射監測儀都被觸發，把學生們嚇了一跳。

定時炸彈還是烏托邦

讓還沒畢業的本科生控制核反應堆聽起來有些不靠譜，但裏德學院要求，RRR的所有學生操作員都必須先學習一系列物理學課程，完成為期一年的培訓並通過美國核能管理委員會（NRC）的嚴格考試，才被允許上崗。RRR接受的監管也和美國其他反應堆一樣嚴格。

不過，裏德學院的反應堆曾在1991年因不明原因的泄漏事故關停了一段時間。當時RRR正在為三個項目照射樣品：一個是在沉積物中尋找硒的高中研究項目，一個是研究俄勒岡州温泉地質樣本的碩士課題，還有一個是測試空氣過濾器樣品的博士課題。實驗過程中，少量氣態裂變產物意外泄漏，導致反應堆被關閉。遺憾的是，直到RRR重新開啓，監管機構也沒有找到泄漏原因。最後，反應堆被允許恢復正常運行，並且再未出現泄漏事故。

對於裏德學院的學生來説，RRR是一個被保護在泡泡裏的烏托邦。反應堆得到了裏德學院的全力資助，這意味着它不必依賴外部資金，學生們可以只考慮申請的研究是不是他們想要做的，有時甚至能夠拒絕一些他們不想承接的項目。

RRR 的運營經理託利亞·埃利斯（Toria Ellis，左），以及學生操作員 Meng-Wei Chen（右）丨圖片來源：Michelle O’Shea; Jerry Newhouse

更為夢幻的是，在學生操作員中，僅有半數人來自理工科專業，還有近半是主修經濟學、哲學、藝術專業等非STEM專業的學生。就連RRR的現任主任紐豪斯也擁有一個歷史學學位。他們每個人都能夠操縱複雜設備，在一個跨學科團隊中參與科學項目，熟悉和了解科學世界的價值觀。在RRR團隊中，學生們在操作反應堆的同時閲讀荷馬和康德，表演莎士比亞和布萊希特，研究種族和性別問題，任何關閉反應堆的壓力都不會來自政客或反核活動組織，而必須來自裏德學院的校董會。

主要來源

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

本文轉載自微信公眾號“科研圈”。

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