“镅”点亮了第一只灯泡

韦泽艳

据5月8日消息，英国国家核能实验室（NNL）领导的科学家团队和莱斯特大学合作，成功利用稀有元素镅点亮了第一只小灯泡。

实际上，在自然界中稀有元素镅并不存在，而是在核反应堆运行过程中由钚衰变而来的。通过多年的研究，该团队终于在NNL中心实验室的一个特殊屏蔽区域内，从英国钚储备中提取出镅，并利用高放射性物质产生的热量制造出足够的电流，点亮了第一只小灯泡。

有何意义

伯克利加州大学劳伦斯伯克利国家实验室的1.5米直径回旋加速器

离子烟雾探测器的原理图

图中玻璃容器底部的三角形内是首次合成的镅化合物（氢氧化镅）

太空电池是太空探测器的动力源，而未来可以利用镅颗粒的热量来为传感器和发射器提供动力。这一突破意味着在放射性同位素动力系统中使用镅的可能性很大。在执行太空任务时，镅颗粒产生的热量可用于为进入深空的航天器提供动力，或在其他能源（如太阳能电池板）不能发挥作用的行星表面，给航天器提供动力。

莱斯特大学空间仪器和空间核动力系统教授Richard Ambrosi表示：“为了进一步探索太空的边界，我们需要在发电、机器人、自动驾驶汽车和先进仪器方面进行创新。放射性同位素电源是未来欧洲太空探索任务的一项重要技术，因为使用这些技术可以制造出更先进的航天器，也能让探测器进入更遥远、寒冷、黑暗和恶劣的环境。”

NNL业务主管tim Tinsley指出，镅以这种方式获得利用，意味着把一个行业的废物回收利用，变成另一个行业的重要资源，是一件非常有意义的事。不过他也承认，目前得到镅并不容易，因为目前的技术是使用钚238获得的，而钚238生产起来非常困难，也非常昂贵。

NNL发言人Adrian Bull补充说，目前使用钚238来制备镅只是暂时的。

目前钚是不能进行回收的，“但未来，我们可以从清除钚中获得镅。这样清除后的钚还可以进一步储存，或者作为核燃料继续使用。”Tinsley指出。

探测器的重要部分

其实，镅可用于发电外，由于其具强放射性，化学性质活泼，常用于同位素测厚仪和同位素X荧光仪等的放射源。除此之外，还是离子烟雾探测器的重要部分，而离子烟雾探测器又是失火报警的重要装置。

正常状态下，镅241放射源会放射α粒子，α粒子进入电离室后会将电离室内的气体电离产生正负离子，由于外接电路，正负离子会向外接电路两极移动，从而引起电流变化，集成电路会记录电压电流的稳定值。当烟雾进入电离室，α粒子会被烟雾颗粒阻挡，这时电离室的α粒子减少，会引起电离室的正负离子数目变化，这时两个电极之间电压电流会发生变化，变化被集成电路感知从而控制蜂鸣器报警。

虽然并不是所有的烟雾探测器都会用到镅241，但是不妨碍其在生活中的重要性，使用到镅241的离子烟雾探测器一直以来都以高灵敏度著称。

镅的发现

稀有元素“镅”是一种放射性超铀元素，元素符号为Am，原子序数为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应堆中以中子撞击铀或钚而形成的。一艘情况下，1吨的乏核燃料含有大约100g镅，主要包括241Am和243Am同位素。

虽然过去的核反应实验中很可能已经产生了镅，但是直到1944年，伯克利加州大学的格伦·西奥多·西博格、Leon O.Morgan、Ralph A.James和阿伯特·吉奥索等人才首次专门合成并分离出镅。他们的实验使用了1.5米直径回旋加速器。

最初的实验产生了四个镅同位素：241Am、242Am、239Am和238Am。钚在吸收一颗中子后，形成镅一241。该同位素释放一颗α粒子后，转变为237Np。这衰变的半衰期最初测定为510±20年，但后来改为432.2年。

第一批镅元素样本重几微克，需通过其放射性才能测出。1951年，科学家在1100℃高真空中用钡金属还原三氟化镅，产生了可观量的镅金属，约重40至200微克。

镅同位素中半衰期最長、最常见的同位素是241Am和243Am，其半衰期分别为432.2和7，370年。相对地球的年龄来说，这是微不足道的，因此所有原始的镅元素，也就是在地球形成时可能存在的镅，至今都已全部衰变殆尽。

现在地球上的镅都集中在1945年至1980年曾进行大气层核试验的地点，以及发生过核事故的地点，如切尔诺贝尔核事故。（编辑/任伟）