“镅”點亮了第一只燈泡

韋澤艷

據5月8日消息，英國國家核能實驗室（NNL）領導的科學家團隊和萊斯特大學合作，成功利用稀有元素镅點亮了第一只小燈泡。

實際上，在自然界中稀有元素镅并不存在，而是在核反應堆運行過程中由钚衰變而來的。通過多年的研究，該團隊終于在NNL中心實驗室的一個特殊屏蔽區(qū)域內，從英國钚儲備中提取出镅，并利用高放射性物質產生的熱量制造出足夠的電流，點亮了第一只小燈泡。

有何意義

伯克利加州大學勞倫斯伯克利國家實驗室的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)行太空任務時，镅顆粒產生的熱量可用于為進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。

萊斯特大學空間儀器和空間核動力系統(tǒng)教授Richard Ambrosi表示：“為了進一步探索太空的邊界，我們需要在發(fā)電、機器人、自動駕駛汽車和先進儀器方面進行創(chuàng)新。放射性同位素電源是未來歐洲太空探索任務的一項重要技術，因為使用這些技術可以制造出更先進的航天器，也能讓探測器進入更遙遠、寒冷、黑暗和惡劣的環(huán)境?！?/p>

NNL業(yè)務主管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，目前得到镅并不容易，因為目前的技術是使用钚238獲得的，而钚238生產起來非常困難，也非常昂貴。

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

目前钚是不能進行回收的，“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一步儲存，或者作為核燃料繼續(xù)使用。”Tinsley指出。

探測器的重要部分

其實，镅可用于發(fā)電外，由于其具強放射性，化學性質活潑，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粒子進入電離室后會將電離室內的氣體電離產生正負離子，由于外接電路，正負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。當煙霧進入電離室，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離子數目變化，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。

雖然過去的核反應實驗中很可能已經產生了镅，但是直到1944年，伯克利加州大學的格倫·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。他們的實驗使用了1.5米直徑回旋加速器。

最初的實驗產生了四個镅同位素：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，科學家在1100℃高真空中用鋇金屬還原三氟化镅，產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年曾進行大氣層核試驗的地點，以及發(fā)生過核事故的地點，如切爾諾貝爾核事故。（編輯/任偉）