在一项有助于阐明先进核反应堆中熔盐行为的发现中，科学家们展示了电子与熔盐离子相互作用如何形成具有不同特性的三种状态。了解这些状态可以帮助预测辐射对盐燃料反应堆性能的影响。

来自能源部橡树岭国家实验室和爱荷华大学的研究人员通过计算模拟将多余的电子引入熔融氯化锌盐中，看看会发生什么。

他们发现了三种可能的情况。其中，电子成为包含两个锌离子的分子自由基的一部分。在另一个例子中，电子定位在单个锌离子上。在第三种情况下，电子是离域的，或者说扩散到多个盐离子上。

由于熔盐反应堆是未来核电站考虑的反应堆设计之一，“最大的问题是当熔盐暴露在高辐射下时会发生什么，”橡树岭国家实验室化学分离小组负责人维亚切斯拉夫·布莱恩采夫(VyacheslavBryantsev)说以及该研究的科学家之一和该论文的作者。“在这些先进的反应堆概念之一中，用于携带燃料的盐会发生什么情况?”

爱荷华大学化学教授、研究研究者和作者克劳迪奥·马古利斯(ClaudioMargulis)表示：“弄清楚电子如何与盐相互作用非常重要。我们从研究中看到，在很短的时间内，电子可以促进盐的相互作用。”形成锌二聚体、单体，或者离域。可以想象，在更长的时间尺度上，这些物质可能进一步相互作用，形成其他更复杂的物质。”

在这项研究中，科学家们想要了解由于核燃料或其他能源产生的辐射而出现的电子如何与构成熔盐的离子发生反应。

“这项研究并没有回答所有这些问题，但它是更深入地研究电子如何与盐相互作用的开始，”马古利斯说。

他继续说道：“由于我们的第一原理分子动力学计算表明这三种物质可以在很短的时间内在熔体中形成，这就引出了其他什么物质可以在更长的时间内形成的问题。对此我们没有答案。一种选择是电子可以返回到其来源的物种;例如，氯自由基可以收回电子以形成氯化物。另一种选择是自由基物种可能以更复杂的方式发生反应。特别令人感兴趣的是以下情况：辐射产生足够的自由基，使它们可以非常接近;此时它们可以反应形成更复杂的物种。”

研究人员与爱荷华州研究生HungNguyen一起在《物理化学杂志B》上发表了他们的发现。论文“AreHigh-TemperatureMoltenSaltsReactivewithExcessElectrons?CaseofZnCl2”被选为ACS编辑选择奖，这一荣誉授予来自整个ACS组合中的一篇论文，该论文特别有可能引起广泛的公众兴趣。它还被选为该杂志的封面。

该研究是美国能源部极端环境熔盐能源前沿研究中心(MSEEEFRC)的一部分，由布鲁克海文国家实验室领导。EFRC是一项基础研究计划，汇集了富有创意的、多学科和多机构的研究人员团队，旨在解决基础能源科学研究前沿最严峻的科学挑战。

“这项研究很重要，因为它表明熔盐反应堆中辐射产生的多余电子如何具有多种形式的反应性。我和MSEE团队的其他成员正在尝试通过实验来识别这些其他形式的反应性，”布鲁克海文化学家詹姆斯说Wishart，MSEEEFRC主任。

“这项研究可以让我们了解电子如何与熔盐相互作用，”布莱恩采夫说。“还有很多问题尚未解决。例如，这种相互作用是否与其他盐发生的相互作用相似?”

该论文的第一作者Nguyen说：“我继续与Margulis教授、Bryantsev博士以及MSEE项目的其他成员合作，通过研究其他盐系统来扩展我们的研究。希望我们能够回答这个问题更多关于辐射对熔盐影响的问题。”

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