放射性魔法學(xué)院之旅

林燕如，張來(lái)英，朱亞先

廈門(mén)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，福建 廈門(mén)361005

“日本政府無(wú)視國(guó)內(nèi)國(guó)際輿論的質(zhì)疑和反對(duì)，2021年4月13日在召開(kāi)內(nèi)閣會(huì)議后正式?jīng)Q定：將福島第一核電站上百萬(wàn)噸核污水經(jīng)過(guò)濾并稀釋后排入大海，排放將于約2年后開(kāi)始……”

我坐在餐桌前漫不經(jīng)心地吃著晚飯，聽(tīng)著新聞聯(lián)播。突然，我如同觸電般：什么？把核污水排入大海？

晚上，我躺在床上輾轉(zhuǎn)反側(cè)：如果日本政府真把核污水排入大海，將會(huì)造成多大災(zāi)難？整個(gè)世界又將會(huì)變成……

1 好奇——傷心的小氚

“歡迎來(lái)到元素國(guó)?！蔽冶犻_(kāi)眼睛，周?chē)谄崞岬?，一個(gè)聲音從天空傳來(lái)。還沒(méi)等我反應(yīng)過(guò)來(lái)，一個(gè)小精靈出現(xiàn)在旁邊：“我叫小化，你想去哪個(gè)元素的宮殿看看呢？”

我竟然穿越到了元素國(guó)！好神奇，仿佛是真的。

“我想去看看放射性元素?！?/p>

她有點(diǎn)吃驚：“多數(shù)人都對(duì)他們避而遠(yuǎn)之，呵呵，隨我來(lái)吧。”

我們來(lái)到一座宮殿前。小化娓娓道來(lái)：“這里是放射性魔法學(xué)院，是放射性元素的聚集地。他們的原子核能自發(fā)地放出射線，擁有超能力‘放射性’[1]。這也是他們不同于元素國(guó)其他元素的地方。你可以選擇一個(gè)元素附身，進(jìn)入他的身體，感受他的情緒和想法，但是不能控制他?！?/p>

我正在猶豫，突然看見(jiàn)有個(gè)小朋友坐在臺(tái)階上哭泣。

他為什么哭呢？還沒(méi)等我問(wèn)，小化便說(shuō)：“他叫小氚，是元素國(guó)的第1號(hào)居民氫的三兄弟之一，英文名字叫Tritium，也就是人類(lèi)常說(shuō)的超重氫，元素符號(hào)為T(mén)或者3H，原子核由一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子組成，并帶有放射性，會(huì)發(fā)生β衰變，半衰期為12.43年[2]?！?/p>

“那他的兄弟呢？”我好奇地問(wèn)道。

小化說(shuō)：“小氚和他的二哥氘都能發(fā)生核聚變反應(yīng)，是同班同學(xué)；而他的大哥氕沒(méi)有放射性，不在本學(xué)院。”

我若有所思地點(diǎn)了點(diǎn)頭：“就選小氚吧。”

于是，我進(jìn)入小氚的身體，開(kāi)始放射性魔法學(xué)院之旅。

2 沉默——自責(zé)的鈾長(zhǎng)老

“鈴鈴鈴……”，上課鈴聲響了，大家都朝大會(huì)堂跑去。小氚抹了抹眼淚，跟著大家走進(jìn)大會(huì)堂。

臺(tái)上的一位老長(zhǎng)老說(shuō)道：“放射性魔法學(xué)院聚集了元素國(guó)所有擁有放射性超能力的元素，是公認(rèn)的最厲害的魔法學(xué)院，成員分布在元素國(guó)的各個(gè)社區(qū)，主要集中在元素國(guó)第六周期的后半段和第七周期社區(qū)，當(dāng)然也有一些較為分散?！?/p>

小氚的意識(shí)告訴我：這位是魔法學(xué)院的鈾長(zhǎng)老，是元素國(guó)的第92號(hào)居民，英文名為Uranium，得名于天王星的名字“Uranus”。早在1896年鈾長(zhǎng)老的放射性超能力就被一位叫A. H.貝可勒爾(Antoine Henri Becquerel)的人發(fā)現(xiàn)，隨之放射性魔法學(xué)院成立[3]。

“大家相聚在這里，都是因?yàn)榉派湫?。在座的各位有些是天生就有放射性的，像我和釙、氡、鈁、鐳等元素；有些是人工合成的放射性元素，比如锝、钷、镅等。”鈾長(zhǎng)老在黑板上畫(huà)下了放射性元素一覽圖，如圖1所示。

圖1 放射性元素一覽圖

“也許我們的隊(duì)伍還會(huì)不斷發(fā)展壯大。今年是放射性魔法學(xué)院成立125周年，咱們要慶祝一下。”

鈾長(zhǎng)老是個(gè)活潑可愛(ài)的小老頭，渾身散發(fā)著銀白色的光芒。

“大家知道，我很少獨(dú)自出現(xiàn)，喜歡和好朋友如氧元素、氟元素等非金屬元素一起散步。為了給今天的活動(dòng)助興，我和氧兄弟給大家表演川劇中的‘變臉’?！?/p>

鈾長(zhǎng)老說(shuō)完，攬著氧元素形成深褐色接近黑色的二氧化鈾；他的胳膊一伸，又拉上一個(gè)氧原子變臉為褐色的三氧化鈾，只見(jiàn)他們抹了一下臉，霎時(shí)變?yōu)槌壬?，再一甩頭變?yōu)榱咙S色，又一轉(zhuǎn)身變?yōu)榧t色、磚紅色；最后又拉上幾個(gè)兄弟姐妹形成橄欖綠和翠綠色的兩種八氧化三鈾[3]！

臺(tái)下響起熱烈的掌聲。

小氚對(duì)鈾長(zhǎng)老很崇拜，端正地坐好，期待著鈾長(zhǎng)老接下來(lái)的講話。

鈾長(zhǎng)老收起姿勢(shì)說(shuō)道：“早期我和我的非金屬元素朋友形成的五顏六色的化合物主要用于玻璃和陶瓷的著色。1938年O.哈恩(Otto Hahn)和F.施特拉斯曼(Fritz Strassmann)用中子轟擊鈾核發(fā)現(xiàn)核裂變同時(shí)釋放出巨大能量，大家這才發(fā)現(xiàn)我的天賦[3]?！?/p>

鈾長(zhǎng)老沉默了幾秒，繼續(xù)說(shuō)道：“自從人類(lèi)發(fā)現(xiàn)了我在核武器方面的才能，他們就利用我制造原子彈?！?/p>

小氚告訴我，他和鈾長(zhǎng)老都曾經(jīng)從事核武器方面的工作。核武器是利用原子核裂變或聚變反應(yīng)，瞬時(shí)釋放出巨大能量，產(chǎn)生爆炸作用，并具有大規(guī)模毀傷破壞效應(yīng)的武器[4]。

鈾長(zhǎng)老說(shuō)：“我致力于核裂變工作，核裂變就是原子核在吸收一個(gè)中子后，分裂成兩個(gè)或更多個(gè)質(zhì)量較小的原子核，同時(shí)放出二個(gè)到三個(gè)中子和很大的能量，這個(gè)能量又能使別的原子核接著發(fā)生核裂變……”

“這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，這個(gè)過(guò)程可以釋放出巨大的能量。人們利用這個(gè)原理制造原子彈，這是第一代核武器[4]?！毙』呎f(shuō)邊在黑板上寫(xiě)出方程式：

“另一種核武器是氫彈，是通過(guò)核聚變反應(yīng)制造的。小氚，你來(lái)講一下什么是核聚變吧?！扁欓L(zhǎng)老微笑地看著小氚。

小氚受寵若驚，連忙站起來(lái)說(shuō)：“核聚變，是指氫原子核，主要是我和我的二哥氘，在極高的溫度和壓力下讓核外電子擺脫原子核的束縛，使得兩個(gè)原子核能夠互相吸引而碰撞到一起，發(fā)生原子核互相聚合作用，生成新的質(zhì)量更重的原子核?！?/p>

“核聚變比核裂變釋放的能量更大，人們利用它制造氫彈。核聚變對(duì)環(huán)境的污染較小，但是對(duì)反應(yīng)條件和技術(shù)要求極高[4,5]?！毙』衷诤诎迳蠈?xiě)出核聚變的方程式：

鈾長(zhǎng)老看了看坐在第一排的钚主任：“想當(dāng)年，我和钚主任一起制造原子彈，是多么快樂(lè)和滿(mǎn)足，憧憬著為人類(lèi)做更大的貢獻(xiàn)！”

我從小氚那了解到，钚主任是學(xué)院的教導(dǎo)主任，以嚴(yán)肅著稱(chēng)，元素符號(hào)為Pu，英文名是Plutonium，是一種超鈾元素，住在元素王國(guó)第94號(hào)，屬于錒系，半衰期為24萬(wàn)5千年，是鈾長(zhǎng)老的老鄰居，經(jīng)常一起工作[6]。

“但是，我們被利用了，人類(lèi)把原子彈用于戰(zhàn)爭(zhēng)……二戰(zhàn)的時(shí)候，美國(guó)向日本的廣島和長(zhǎng)崎分別投放了2枚原子彈——‘小男孩’與‘胖子’。廣島和長(zhǎng)崎因原子彈爆炸死亡人數(shù)分別超過(guò)25萬(wàn)和14萬(wàn)，就算是幸存下來(lái)的人，也一直飽受疾病的折磨[1]?！?/p>

鈾長(zhǎng)老哽咽了，“他們還利用我制造了一種強(qiáng)力穿甲彈——貧鈾彈，用于戰(zhàn)爭(zhēng)的同時(shí)還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染……”

“對(duì)此，我一直懷有一份深深的內(nèi)疚，但是這一切都無(wú)法挽回了?！闭f(shuō)到這，鈾長(zhǎng)老低下了頭。

鈾長(zhǎng)老的情緒感染了大家，小氚與臺(tái)下的人也都低下頭，沉默不語(yǔ)。

3 自豪——學(xué)院的貢獻(xiàn)

钚主任站了起來(lái)，說(shuō)：“過(guò)去的都讓它過(guò)去吧。雖然我們身上的這種放射性超能力會(huì)給人類(lèi)帶來(lái)傷害，但是也為人類(lèi)做了很大的貢獻(xiàn)，千萬(wàn)不要妄自菲薄?！?/p>

鈾長(zhǎng)老整理了一下情緒，又回到了平時(shí)那個(gè)親切有趣的小老頭形象，和剛剛自責(zé)的樣子截然不同。

“是的，核反應(yīng)是一把雙刃劍，我們也為人類(lèi)造福啊。拿我來(lái)說(shuō)，1千克鈾235完全裂變時(shí)產(chǎn)生的能量相當(dāng)于2500噸煤呢，產(chǎn)生的能量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于化石燃料[7]！”鈾長(zhǎng)老得意洋洋地說(shuō)。

小氚也跟著自豪起來(lái)，悄悄地在心里為鈾長(zhǎng)老鼓了掌。

“為了更清楚地給大家展示我們的成果，現(xiàn)在請(qǐng)小化把我們帶到學(xué)院成果展的現(xiàn)場(chǎng)吧！”

小化聽(tīng)到鈾長(zhǎng)老的召喚，立刻施法使大家瞬移到了成果展的現(xiàn)場(chǎng)。

3.1 工業(yè)成果——“功不可沒(méi)”

展廳的展品琳瑯滿(mǎn)目，首先映入眼簾的是工業(yè)成果展——功不可沒(méi)。

鈾長(zhǎng)老指著模型里的圓柱形建筑，說(shuō)：“看，這就是核電站?！?/p>

“核電站是利用一座或多座動(dòng)力反應(yīng)堆發(fā)生鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)所產(chǎn)生的熱能來(lái)發(fā)電的：用核反應(yīng)堆來(lái)代替火力發(fā)電廠的鍋爐，用核燃料在核反應(yīng)堆中發(fā)生特殊形式的‘燃燒’產(chǎn)生熱量，使核能轉(zhuǎn)變成熱能來(lái)加熱水產(chǎn)生蒸汽，蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)帶著發(fā)電機(jī)一起旋轉(zhuǎn)，電就源源不斷地產(chǎn)生出來(lái)，并通過(guò)電網(wǎng)送到四面八方[8]?！毙』杂X(jué)地當(dāng)起了解說(shuō)員。

繼續(xù)向前走，展臺(tái)上擺著兩個(gè)儀表，小氚好奇地問(wèn)道：“這些儀表是做什么的呢？”

鈾長(zhǎng)老說(shuō)：“這是放射性密度計(jì)和放射性厚度計(jì)，用于工業(yè)上測(cè)量密度和厚度。他們的工作原理都是利用了放射性?！?/p>

大家若有所思地點(diǎn)了點(diǎn)頭。

3.2 農(nóng)業(yè)成果——“碩果累累”

大家邊聽(tīng)邊走，不知不覺(jué)地來(lái)到了農(nóng)業(yè)成果展——碩果累累。

展臺(tái)上放置了各種各樣的特殊“蔬菜”，這些蔬菜看起來(lái)比普通的要大很多。

鈾長(zhǎng)老看出了大家的震驚，說(shuō)道：“我先來(lái)考考大家，放射性在農(nóng)業(yè)上有什么用處呢？”“放射性能讓植物的遺傳結(jié)構(gòu)發(fā)生變異，培養(yǎng)出新的更優(yōu)良的農(nóng)作物品種！”

“我知道，我知道，放射性能殺死食物中的微生物、昆蟲(chóng)及高等生物體的細(xì)胞，讓食物的保藏時(shí)間更長(zhǎng)！”

“放射性還能參與同位素示蹤，用來(lái)研究農(nóng)作物的光合作用，體內(nèi)物質(zhì)輸運(yùn)，肥料利用，農(nóng)藥殘留以及家畜的營(yíng)養(yǎng)代謝[7]……”

大家爭(zhēng)先恐后地?fù)尨?，鈾長(zhǎng)老頻頻點(diǎn)頭。

“大家都說(shuō)對(duì)了，給你們點(diǎn)贊！其實(shí)展臺(tái)上這些蔬菜就是用輻射后的優(yōu)良品種培育出來(lái)的，也叫太空蔬菜：就是將普通蔬菜種子搭載于航天衛(wèi)星，經(jīng)過(guò)太空失重、缺氧、宇宙射線等特殊環(huán)境變化，使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生激變，返回地面后，再經(jīng)過(guò)農(nóng)業(yè)專(zhuān)家多年培育而成的蔬菜[7,9]?！?/p>

“太空蔬菜吃起來(lái)和普通的有什么不同呢？”大家?guī)缀醍惪谕暤貑?wèn)道。

“要知道味道，就請(qǐng)大家品嘗一下吧。”

大家爭(zhēng)先恐后地拿起青椒送入口中：“哇，太空椒吃起來(lái)清香潤(rùn)滑、又鮮又嫩！”

小化補(bǔ)充道：“它的營(yíng)養(yǎng)還更豐富呢！”

大家都開(kāi)心地笑了。

3.3 考古展廳——“亙古通今”

在小化的帶領(lǐng)下，大家移步到考古展廳——亙古通今。

考古展廳里擺滿(mǎn)了各個(gè)年代的化石，儼然一個(gè)歷史博物館。大家左瞧瞧右看看，也沒(méi)看出來(lái)這些化石和放射性有什么關(guān)系。

“大家好，我是14C老師?！贝蠹艺{悶，14C老師走了進(jìn)來(lái)。

鈾長(zhǎng)老說(shuō)：“這是我們考古界的大名人，我們利用她進(jìn)行斷代，可以測(cè)定早至五萬(wàn)年前有機(jī)物質(zhì)的年代，在考古界的地位舉足輕重呢。”

聽(tīng)完鈾長(zhǎng)老的介紹，大家都不由自主地發(fā)出感嘆。小氚也聽(tīng)得入了迷。

14C老師說(shuō)：“活體生物體中含有14C和12C，且其比例一定，當(dāng)生物死亡以后，碳循環(huán)中斷，14C與氧氣生成的二氧化碳被生物圈吸收，生物體中的14C含量會(huì)逐漸衰變，14C測(cè)年的原理就是通過(guò)測(cè)定化石中的14C含量，來(lái)推斷化石的年齡[7,9]?！?/p>

小化在黑板上寫(xiě)下計(jì)算公式：

14C老師補(bǔ)充說(shuō)：“這里的t1/2是14C的半衰期5730年，C0是已知活體的14C的濃度，Ct是樣品現(xiàn)在所測(cè)14C的濃度，代入公式就可以求出我們想要知道的化石的年齡了?！?/p>

小氚恍然大悟，高興地跳了起來(lái)：“化石年齡，一測(cè)便知！”

14C老師欣慰地點(diǎn)了點(diǎn)頭。

在14C老師的帶領(lǐng)下，大家參觀了實(shí)驗(yàn)室，見(jiàn)識(shí)了14C測(cè)年的有趣和神奇。

3.4 核醫(yī)學(xué)展——“醫(yī)者仁心”

從考古展廳出來(lái)，便來(lái)到了核醫(yī)學(xué)展廳——醫(yī)者仁心。

“核醫(yī)學(xué)是利用核技術(shù)來(lái)診斷、治療和研究疾病的學(xué)科，是我們放射性魔法學(xué)院對(duì)人類(lèi)的一個(gè)重要的貢獻(xiàn)?！扁欓L(zhǎng)老動(dòng)情地說(shuō)。

大家環(huán)顧四周，看見(jiàn)墻上掛滿(mǎn)了核醫(yī)學(xué)拯救過(guò)的病人的照片，都十分感慨。

這時(shí)，小化說(shuō)道：“放射性同位素、由加速器產(chǎn)生的射線束及放射性同位素產(chǎn)生的核輻射都能用于核醫(yī)學(xué)，比如碘能測(cè)定甲狀腺的狀態(tài)、鉻能查出紅細(xì)胞壽命等?！?/p>

小氚問(wèn)：“核醫(yī)學(xué)界最知名的放射性元素是誰(shuí)呢？”

“當(dāng)屬鐳院士??！鐳院士元素符號(hào)是Ra，英文名叫Radium，住在元素國(guó)第7周期，第IIA族，是第88號(hào)居民。鐳院士作為純的金屬鐳時(shí)幾乎是無(wú)色的，但很活潑，很容易就與氮?dú)狻⒀鯕?、水和鹵素等發(fā)生反應(yīng)。鐳院士這個(gè)活潑的性格和住在他樓上的鋇弟弟很像，甚至他們鹽的晶型都一樣[10]。”

小化這一番介紹勾起了同學(xué)們的好奇心。

鈾長(zhǎng)老補(bǔ)充說(shuō)：“鐳院士是我們學(xué)院的傳奇人物，他的放射性比我要強(qiáng)很多倍呢！當(dāng)年，居里夫婦在一個(gè)工棚里，夜以繼日地工作了三年零九個(gè)月，經(jīng)歷了一次又一次的試驗(yàn)，才從幾噸瀝青鈾礦的礦渣中提取到0.1克的氯化鐳，可以說(shuō)是歷盡艱辛??！后來(lái)人類(lèi)發(fā)現(xiàn)鐳院士發(fā)出的輻射對(duì)發(fā)育迅速的細(xì)胞有特別強(qiáng)的抑制作用，因此就把這個(gè)特性用到了醫(yī)學(xué)上[10]?！?/p>

“大家在說(shuō)我什么壞話呢，這么開(kāi)心。”一個(gè)聲音從門(mén)口傳來(lái)。

大家都朝門(mén)口看去，只見(jiàn)一位衣著干凈樸素的老爺爺站在門(mén)口，和善地笑著。

“鐳院士！”大家跑過(guò)去，緊緊握住鐳院士的手。

“今天是放射性魔法學(xué)院成立125周年，我再忙也要來(lái)參加。剛剛有個(gè)病人病情很?chē)?yán)重，需要我用放射性來(lái)幫助治療。真不好意思，遲到了?！辫D院士一臉歉意。

“您是我們學(xué)院的驕傲，給我們介紹一下您的研究領(lǐng)域吧?！扁欓L(zhǎng)老說(shuō)。

鐳院士接過(guò)話說(shuō)：“很幸運(yùn)能在醫(yī)學(xué)方面實(shí)現(xiàn)我的價(jià)值。我來(lái)帶大家參觀一下，這里展示的主要是在臨床核醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用?！?/p>

“核醫(yī)學(xué)上的診斷儀器包括臟器功能測(cè)定儀，如甲狀腺功能測(cè)定儀、腎圖儀等，以及臟器顯像儀器，如單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù)(SPECT)和正電子發(fā)射斷層成像術(shù)(PET)等?！?/p>

鐳院士指著一臺(tái)儀器說(shuō)道：“鈾長(zhǎng)老，請(qǐng)您過(guò)來(lái)，我?guī)湍鷻z查一下身體?！?/p>

只見(jiàn)鈾長(zhǎng)老服用下氟代脫氧葡萄糖——一種被短壽命的放射性核素18F標(biāo)記過(guò)的葡萄糖，然后躺在PET上，鐳院士操作著儀器。

“PET檢查可以在臨床早期診斷一些疾病，主要用在診斷腫瘤、心血管病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病等。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們把PET和電子計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù)(CT)整合，把核磁共振(NMR)和PET整合，提高了診斷的準(zhǔn)確性?！辫D院士邊說(shuō)邊操作。

小化補(bǔ)充道：“身體內(nèi)不同組織的代謝狀態(tài)不同，在高代謝的惡性腫瘤組織中葡萄糖的代謝旺盛，所以標(biāo)記物質(zhì)會(huì)聚集較多?！?/p>

大家緊盯著屏幕，驚嘆不已。

鐳院士繼續(xù)說(shuō)：“從結(jié)果看，鈾長(zhǎng)老還是很健康的?！?/p>

鐳院士和小化一起將鈾長(zhǎng)老從儀器上扶下來(lái)：“除了診斷，放射性還可以治療癌癥，也就是利用放射性把身體內(nèi)的癌癥細(xì)胞殺死。”

鐳院士邊說(shuō)邊帶大家來(lái)到了癌癥治療中心，有些病人正在排隊(duì)等待接受放療。

小化說(shuō)：“放療是癌癥治療的主要手段之一，大約70%的癌癥患者需要用到放療，大約有40%的癌癥可以用放療進(jìn)行根治[11]。”

鐳院士望著那些病人，深情地說(shuō)：“我還在繼續(xù)努力，希望能讓更多的人遠(yuǎn)離疾病、擁有健康。”大家不由地向鐳院士豎起了大拇指。

鈾長(zhǎng)老說(shuō)道：“感謝鐳院士！也感謝各位勤懇的工作！我們要繼續(xù)努力，為人類(lèi)發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)！我們的使命永遠(yuǎn)在路上！”

125周年院慶大會(huì)在大家的歡呼聲和掌聲中結(jié)束。

4 希望——美好的未來(lái)

大家陸續(xù)散去，小氚卻遲遲沒(méi)走。

鈾長(zhǎng)老走過(guò)去親切地問(wèn)道：“你剛才為什么哭呢？”

“長(zhǎng)老，我有件很苦惱的事：日本政府竟要把沒(méi)處理干凈的核廢水排入大海，我的放射性會(huì)危害人類(lèi)的；他們還推出‘氚寶寶’的卡通形象，意圖以此轉(zhuǎn)移公眾注意力。這真讓我憤怒和傷心，可我又無(wú)能為力……”小氚帶著哭腔說(shuō)道。

鈾長(zhǎng)老摸了摸他的頭，說(shuō)：“我理解你的心情，你一直努力地造福人類(lèi)。我們希望日本政府能懸崖勒馬，不做害人害己的事情。如果這件事情真的發(fā)生了，人類(lèi)的歷史會(huì)記錄下罪惡的無(wú)良政客，而不是被卷入本次事件的你。”

小氚抬起頭，眼里的淚水映著點(diǎn)點(diǎn)燈光。

小化飄然而至，將我?guī)щx放射性魔法學(xué)院。

我突然驚醒，淚水沾濕了枕頭。

太陽(yáng)照進(jìn)窗內(nèi)，像往常一樣溫暖明亮。

……