害死居里夫人的元凶 至今仍“活”在其笔记本上
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。
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。
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--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--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——钋和镭,并因此成为世界首位两获诺贝尔奖的人。
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。
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--和钚,这两种物质是制造--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--,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。