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    即使在今天居里夫人的书籍论文仍具有强烈放射性必须放在铅盒中保存

    发布日期:2020-11-19 11:35 物理论文

      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)。

      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。

      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。

      放射性核素究竟有什么用途呢?以镭为例,它在衰变的过程中会释放出射线和射线,同时产生一种名为氡的放射性气体。射线和射线对细菌、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,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。

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