韋澤艷

據(jù)5月8日消息，英國國家核能實(shí)驗(yàn)室（NNL）領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)和萊斯特大學(xué)合作，成功利用稀有元素镅點(diǎn)亮了第一只小燈泡。

實(shí)際上，在自然界中稀有元素镅并不存在，而是在核反應(yīng)堆運(yùn)行過程中由钚衰變而來的。通過多年的研究，該團(tuán)隊(duì)終于在NNL中心實(shí)驗(yàn)室的一個特殊屏蔽區(qū)域內(nèi)，從英國钚儲備中提取出镅，并利用高放射性物質(zhì)產(chǎn)生的熱量制造出足夠的電流，點(diǎn)亮了第一只小燈泡。

有何意義

伯克利加州大學(xué)勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的1.5米直徑回旋加速器

離子煙霧探測器的原理圖

圖中玻璃容器底部的三角形內(nèi)是首次合成的镅化合物（氫氧化镅）

太空電池是太空探測器的動力源，而未來可以利用镅顆粒的熱量來為傳感器和發(fā)射器提供動力。這一突破意味著在放射性同位素動力系統(tǒng)中使用镅的可能性很大。在執(zhí)行太空任務(wù)時，镅顆粒產(chǎn)生的熱量可用于為進(jìn)入深空的航天器提供動力，或在其他能源（如太陽能電池板）不能發(fā)揮作用的行星表面，給航天器提供動力。

萊斯特大學(xué)空間儀器和空間核動力系統(tǒng)教授Richard Ambrosi表示：“為了進(jìn)一步探索太空的邊界，我們需要在發(fā)電、機(jī)器人、自動駕駛汽車和先進(jìn)儀器方面進(jìn)行創(chuàng)新。放射性同位素電源是未來歐洲太空探索任務(wù)的一項(xiàng)重要技術(shù)，因?yàn)槭褂眠@些技術(shù)可以制造出更先進(jìn)的航天器，也能讓探測器進(jìn)入更遙遠(yuǎn)、寒冷、黑暗和惡劣的環(huán)境?！?/p>

NNL業(yè)務(wù)主管tim Tinsley指出，镅以這種方式獲得利用，意味著把一個行業(yè)的廢物回收利用，變成另一個行業(yè)的重要資源，是一件非常有意義的事。不過他也承認(rèn)，目前得到镅并不容易，因?yàn)槟壳暗募夹g(shù)是使用钚238獲得的，而钚238生產(chǎn)起來非常困難，也非常昂貴。

NNL發(fā)言人Adrian Bull補(bǔ)充說，目前使用钚238來制備镅只是暫時的。

目前钚是不能進(jìn)行回收的，“但未來，我們可以從清除钚中獲得镅。這樣清除后的钚還可以進(jìn)一步儲存，或者作為核燃料繼續(xù)使用?！盩insley指出。

探測器的重要部分

其實(shí)，镅可用于發(fā)電外，由于其具強(qiáng)放射性，化學(xué)性質(zhì)活潑，常用于同位素測厚儀和同位素X熒光儀等的放射源。除此之外，還是離子煙霧探測器的重要部分，而離子煙霧探測器又是失火報警的重要裝置。

正常狀態(tài)下，镅241放射源會放射α粒子，α粒子進(jìn)入電離室后會將電離室內(nèi)的氣體電離產(chǎn)生正負(fù)離子，由于外接電路，正負(fù)離子會向外接電路兩極移動，從而引起電流變化，集成電路會記錄電壓電流的穩(wěn)定值。當(dāng)煙霧進(jìn)入電離室，α粒子會被煙霧顆粒阻擋，這時電離室的α粒子減少，會引起電離室的正負(fù)離子數(shù)目變化，這時兩個電極之間電壓電流會發(fā)生變化，變化被集成電路感知從而控制蜂鳴器報警。

雖然并不是所有的煙霧探測器都會用到镅241，但是不妨礙其在生活中的重要性，使用到镅241的離子煙霧探測器一直以來都以高靈敏度著稱。

镅的發(fā)現(xiàn)

稀有元素“镅”是一種放射性超鈾元素，元素符號為Am，原子序數(shù)為95。如前所述，镅在自然界中并不存在，大部分的镅都是在核反應(yīng)堆中以中子撞擊鈾或钚而形成的。一艘情況下，1噸的乏核燃料含有大約100g镅，主要包括241Am和243Am同位素。

雖然過去的核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中很可能已經(jīng)產(chǎn)生了镅，但是直到1944年，伯克利加州大學(xué)的格倫·西奧多·西博格、Leon O.Morgan、Ralph A.James和阿伯特·吉奧索等人才首次專門合成并分離出镅。他們的實(shí)驗(yàn)使用了1.5米直徑回旋加速器。

最初的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了四個镅同位素：241Am、242Am、239Am和238Am。钚在吸收一顆中子后，形成镅一241。該同位素釋放一顆α粒子后，轉(zhuǎn)變?yōu)?37Np。這衰變的半衰期最初測定為510±20年，但后來改為432.2年。

第一批镅元素樣本重幾微克，需通過其放射性才能測出。1951年，科學(xué)家在1100℃高真空中用鋇金屬還原三氟化镅，產(chǎn)生了可觀量的镅金屬，約重40至200微克。

镅同位素中半衰期最長、最常見的同位素是241Am和243Am，其半衰期分別為432.2和7，370年。相對地球的年齡來說，這是微不足道的，因此所有原始的镅元素，也就是在地球形成時可能存在的镅，至今都已全部衰變殆盡。

現(xiàn)在地球上的镅都集中在1945年至1980年曾進(jìn)行大氣層核試驗(yàn)的地點(diǎn)，以及發(fā)生過核事故的地點(diǎn)，如切爾諾貝爾核事故。（編輯/任偉）