研究團隊采用創(chuàng )新方法，首先將微小的二氧化钚樣品懸浮在氣流中，然后用激光將樣品加熱至2700攝氏度（3000開(kāi)爾文）的極高溫度。這種方法避免了樣品容器可能造成的污染，使研究人員能夠精確測量熔融狀態(tài)下的二氧化钚結構。樣品最初呈現啞光灰色；加熱后呈閃亮黑色。在不同溫度用不同氣流加熱樣品揭示了不同氣氛中熔體的揮發(fā)性及其結構變化。
實(shí)驗結果揭示了液態(tài)二氧化钚的結構特征，證實(shí)了其中存在共價(jià)鍵。研究還發(fā)現，液態(tài)二氧化钚結構與二氧化鈰相似，這為使用非放射性材料開(kāi)展相關(guān)研究提供了可能。
此外，研究團隊利用獲得的數據，結合超級計算機和機器學(xué)習技術(shù)，成功以量子力學(xué)精度模擬了二氧化钚中的電子行為。這一突破為深入理解核燃料材料的性質(zhì)開(kāi)辟了新途徑。阿貢國家實(shí)驗室研究人員表示，該研究不僅提供了重要的技術(shù)數據，還深化了科學(xué)界對錒系元素氧化物在極端條件下行為的認識。
該研究源于2011年福島核事故后對核安全的關(guān)注，反映了科學(xué)界持續提高核能安全性的努力。通過(guò)揭示核燃料在極端條件下的行為，這項突破性研究為設計更安全、更高效的下一代核反應堆奠定了基礎。該研究是在美國能源部和阿貢國家實(shí)驗室的資金支持下開(kāi)展的。
