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害死居里夫人的元凶 至今仍“活”在其笔记本上

2020-11-1914:29:55来源:科技日报

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早在一百多年前,有一位科学家几乎将自己的一生都奉献给化学元素提取工作,她就是居里夫人(玛丽·居里)。

11月8日,诺贝尔奖官方推特公布了居里夫人使用过的笔记本。

诺贝尔奖方面称,居里夫人于1934年7月4日死于再生障碍性贫血,这是她多年来在工作中受到辐射的结果。即使在今天,她的一些书籍和论文仍具有强烈放射性,必须放在铅盒中保存。本次诺贝尔奖方面所展示的这个笔记本,其所具有的放射性还将持续1500年。

“从科学角度来讲,笔记本仍具放射性,这很正常。”中国原子能科学研究院(以下简称原子能院)放射化学研究所所长郑卫芳在接受科技日报记者采访时表示。

放射性持久度由核素半衰期决定

1896年,法国物理学家贝克勒尔在实验中发现元素铀会自发地发出一种类似X射线的有穿透力的射线。之后,居里夫人发现这种现象不仅仅是铀的特性,而是某些元素的共同特性,她把这种特性称为放射性,把有这种性质的元素叫做放射性核素。经过几年的努力,她找到了另外的放射性核素——钋(Po)和镭(Ra),并因此成为世界首位两获诺贝尔奖的人。

郑卫芳告诉记者,居里夫人所用过的笔记本仍具放射性,并将持续千年,这与放射性核素的半衰期直接相关。

在物理学上,放射性核素的半衰期是指一个样本内,其放射性原子衰变至原来数量的一半所需的时间。放射性核素的半衰期长短差别很大,短的远远小于一秒,长的可达数十万年。半衰期越短,代表其原子越不稳定,每颗原子发生衰变的几率也越高。

钋元素的原子序数是84,是一种呈银白色的金属。根据研究,这种元素在地球上十分稀有,但却有剧毒,它的半衰期是138天,如果居里夫人笔记本上沾染的是钋元素,如今其辐射基本可以忽略不计。

如果是镭元素,情况就大不一样了。镭元素的原子序数为88,是一种具有很强放射性的元素。在镭的同位素家族中,最稳定的同位素为镭-226,半衰期约为1600年。这也意味着,经过一个半衰期,也就是经过1600年,其放射性强度才会降为初始值的1/2。

那么,居里夫人笔记本上的放射性核素能否去除?郑卫芳告诉记者,可以用去污剂擦拭,但这只能将放射性核素转移,并不能将其消灭。要消灭放射性核素,或者缩短放射性核素的半衰期,除了其原子核的自发衰变外,还可以借助核反应(专业术语叫嬗变),将半衰期上千年甚至万年的长寿命核素嬗变成半衰期更短的核素。人工核嬗变可以利用核反应堆、粒子加速器等装置实现。

放射性核素的处理多在热室进行

放射性核素究竟有什么用途呢?以镭为例,它在衰变的过程中会释放出α射线和γ射线,同时产生一种名为氡的放射性气体。α射线和γ射线对细菌、细胞具有杀伤作用,所以在临床医学上被用来治疗癌症。此外,在探测石油资源的过程中,技术人员使用镭铍混合剂来作为中子放射源。

另外,人们听到最多的放射性核素可能是铀和钚,这两种物质是制造核武器的原料。它们通过核裂变反应释放出大量的能量,同时也释放出高强度的辐射,投于长崎市的原子弹,就使用了钚制作内核部分。

随着认识的深入,人类对放射性核素的防范意识也不断提升,并慢慢建立起相应的防护体系。现在对强放射性核素的处理都是在防范措施到位的热室进行。热室是将放射性核素封闭包裹的特殊设施,可防止射线穿透或泄漏出来对人造成伤害。

2015年,我国首座动力堆燃料后处理研发设施热室正式启用,其墙体厚达1.1米,安装了7层厚的铅玻璃窥视窗。之所以选择铅玻璃,因为铅能屏蔽射线。此外,操作必须在密闭、负压同时保持通风的环境下进行。

与传统烟囱不同,热室的烟囱并不冒烟,因为核反应不像普通燃烧那样发生化学反应,而是依靠原子质量亏损释放能量,因此不会排放二氧化碳,二氧化硫及氮氧化物。经过多重过滤,热室内的排风系统会吸附热室空气中的放射性核素,在达到严格排放标准后,气体才被允许通过烟囱排放出去。

责任编辑:周珊珊(EK006)

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