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      稀有元素“镅”點(diǎn)亮第一個(gè)燈泡，其實(shí)它在我們?nèi)粘Ｉ钪幸选皾摲倍嗄炅?/h1>
      據(jù)世界核能新聞網(wǎng)報(bào)道，英國(guó)國(guó)家核能實(shí)驗(yàn)室（NNL）和萊斯特大學(xué)（University of Leicester）的研究人員利用稀有化學(xué)元素镅成功點(diǎn)亮了一只小燈泡。他們相信這是全球首次獲得成功的發(fā)電實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)的成功為接下來在太空電池中使用镅前進(jìn)了一大步，也意味著未來若使用這種供電方式為太空飛行器提供能源，可以支持其執(zhí)行太空任務(wù)長(zhǎng)達(dá)400年。
      稀有元素镅在自然界中并不存在，而是钚衰變的副產(chǎn)品，可以在核反應(yīng)堆運(yùn)行過程中產(chǎn)生。由NNL領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)通過多年研究，終于在坎布里亞郡NNL中心實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)特殊屏蔽區(qū)域內(nèi)，從英國(guó)钚儲(chǔ)備中提取出镅，并且利用高放射性物質(zhì)產(chǎn)生的熱量制造出足夠的電流，點(diǎn)亮了一個(gè)小燈泡。
      這一突破有何意義
      太空電池是太空探測(cè)器的動(dòng)力源，未來它可以利用镅顆粒的熱量來為傳感器和發(fā)射器提供動(dòng)力。因?yàn)樘綔y(cè)器會(huì)進(jìn)入深空，而在深空內(nèi)，其他電源（比如太陽(yáng)能電池板）將不再起作用。而通過這種方式提供電源，探測(cè)器可以在數(shù)十年內(nèi)持續(xù)將重要的圖像和數(shù)據(jù)傳回地球，這將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他能源可持續(xù)的時(shí)間。
      這一突破意味著在放射性同位素動(dòng)力系統(tǒng)中使用镅的可能性很大。在執(zhí)行太空任務(wù)時(shí)，镅顆粒產(chǎn)生的熱量可用于為進(jìn)入深空的航天器提供動(dòng)力，或在其他能源（如太陽(yáng)能電池板）不能發(fā)揮作用的行星表面，給航天器提供動(dòng)力。
      該項(xiàng)目其實(shí)是在歐洲航天局（ESA）的資助下進(jìn)行的，該計(jì)劃已經(jīng)進(jìn)行了好幾年，NNL除了得到了萊斯特大學(xué)的支持外，歐洲熱力學(xué)有限公司在開發(fā)熱電發(fā)電機(jī)組方面也給與了幫助，還有核管理局的支持也必不可少，核管理局允許其在管理下使用英國(guó)庫(kù)存中的钚。
      萊斯特大學(xué)空間儀器和空間核動(dòng)力系統(tǒng)教授Richard Ambrosi表示：“為了進(jìn)一步探索太空的邊界，我們需要在發(fā)電，機(jī)器人，自動(dòng)駕駛汽車和先進(jìn)儀器方面進(jìn)行創(chuàng)新。放射性同位素電源是未來歐洲太空探索任務(wù)的一項(xiàng)重要技術(shù)，因?yàn)槭褂眠@些技術(shù)可以制造出更先進(jìn)的航天器，也能讓探測(cè)器進(jìn)入更遙遠(yuǎn)、寒冷、黑暗和惡劣的環(huán)境?！?/div>
      NNL業(yè)務(wù)主管Tim Tinsley指出，镅以這種方式獲得利用，意味著把一個(gè)行業(yè)的廢物回收利用，變成另一個(gè)行業(yè)的重要資源，是一件非常有意義的事。
      不過他也承認(rèn)，目前得到镅并不用容易，因?yàn)槟壳暗募夹g(shù)是使用钚238獲得的，而钚238生產(chǎn)起來非常困難，也非常昂貴。
      NNL發(fā)言人Adrian Bull補(bǔ)充說，目前使用钚238來制備镅只是暫時(shí)的。
      目前钚是不能進(jìn)行回收的，“但未來，我們可以從清除钚中，獲得镅。這樣清除后的钚還可以進(jìn)一步儲(chǔ)存，或者作為核燃料繼續(xù)使用?！盩insley指出。
      镅的其他應(yīng)用
      其實(shí)镅可用于發(fā)電外，由于其具強(qiáng)放射性，化學(xué)性質(zhì)活潑，常用于同位素測(cè)厚儀和同位素X熒光儀等的放射源。
      煙霧探測(cè)器
      圖：離子煙霧探測(cè)器的原理圖。
      除此之外镅還是離子煙霧探測(cè)器的重要部分，離子煙霧探測(cè)器是失火報(bào)警的重要裝置，幾乎遍布于我們生活中。
      平常狀態(tài)下镅241放射源會(huì)放射α粒子，α粒子進(jìn)入電離室后會(huì)將電離室內(nèi)的氣體電離產(chǎn)生正負(fù)離子，由于外接電路，正負(fù)離子會(huì)向外接電路兩極移動(dòng)，從而引起電流變化，集成電路會(huì)記錄電壓電流的穩(wěn)定值通。當(dāng)煙霧進(jìn)入電離室，α粒子會(huì)被煙霧顆粒阻擋，這時(shí)電離室的α粒子減少，會(huì)引起電離室的真負(fù)離子數(shù)目變化，這時(shí)兩個(gè)電極之間電壓電流會(huì)發(fā)生變化，變化被集成電路感知從而控制蜂鳴器報(bào)警。
      雖然并不是所有的煙霧探測(cè)器都會(huì)用到镅241，但是不妨礙其在生活中的重要性，使用到镅241的離子煙霧探測(cè)器一直以來都以高靈敏度著稱。

      镅元素簡(jiǎn)介：
      稀有元素“镅”（Americium）是一種放射性超鈾元素，元素符號(hào)為Am，原子序數(shù)為95。它屬于錒系元素，在元素周期表中位于鑭系元素銪之下。
      镅在自然界中并不存在，而是钚衰變的副產(chǎn)品，可以在核反應(yīng)堆運(yùn)行過程中產(chǎn)生。大部分的镅都是在核反應(yīng)堆中，以中子撞擊鈾或钚而形成的。一般情況下，一噸的乏核燃料含有大約100g镅，主要包括241Am和243Am同位素。
      發(fā)現(xiàn)歷史
      雖然過去的核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中很可能已經(jīng)產(chǎn)生了镅元素，但是直到1944年，伯克利加州大學(xué)的格倫·西奧多·西博格、Leon O. Morgan、Ralph A. James和阿伯特·吉奧索等人才首次專門合成并分離出镅。他們的實(shí)驗(yàn)使用了1.5米直徑回旋加速器（見下圖）。
      圖：伯克利加州大學(xué)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的1.5米直徑回旋加速器，攝于1939年8月。
      繼更輕的镎、钚和更重的鋦之后，镅是第四個(gè)被發(fā)現(xiàn)的超鈾元素。
      當(dāng)時(shí)西博格重新排列了元素周期表，并將錒系置于鑭系之下。因此，镅位于銪以下，兩者為同系物。銪（Europium）是以歐洲大陸（Europe）命名的，镅也因此以美洲大陸（America）命名。
      最初的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了四個(gè)镅同位素：241Am、242Am、239Am和238Am。钚在吸收一顆中子后，形成镅-241。該同位素釋放一顆α粒子后，轉(zhuǎn)變?yōu)?37Np。這衰變的半衰期最初測(cè)定為510 ± 20年，但后來改為432.2年。
      由于鋦和镅在1944年的發(fā)現(xiàn)與當(dāng)時(shí)旨在制造原子彈的曼哈頓計(jì)劃息息相關(guān)。因此，有關(guān)其發(fā)現(xiàn)的信息一直保密到1945年才公諸于世。
      在1945年11月11日美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)正式發(fā)布鋦和镅的發(fā)現(xiàn)前5天，美國(guó)電臺(tái)節(jié)目“Quiz Kids”（小朋友問答）的一位聽眾問到，戰(zhàn)時(shí)除了镎和钚之外還有沒有發(fā)現(xiàn)其他新的超鈾元素，格倫·西博格回應(yīng)時(shí)泄露了有關(guān)發(fā)現(xiàn)鋦和镅的消息。
      第一批镅元素樣本只重幾微克，肉眼僅僅可見，并需通過其放射性才能測(cè)出。1951年，科學(xué)家在1100 °C高真空中用鋇金屬還原三氟化镅，產(chǎn)生了可觀量的镅金屬，約重40至200微克。
      圖：圖中玻璃容器底部的三角形內(nèi)是首次合成的镅化合物（氫氧化镅），攝于1944年。
      镅同位素中半衰期最長(zhǎng)、最常見的同位素是241Am和243Am，其半衰期分別為432.2和7,370年。相對(duì)地球的年齡來說，這是微不足道的，因此所有原始的镅元素，也就是在地球形成時(shí)可能存在的镅，至今都已全部衰變殆盡。
      現(xiàn)在地球上的镅都集中在1945年至1980年曾進(jìn)行大氣層核試驗(yàn)的地點(diǎn)，以及發(fā)生過核事故的地點(diǎn)，如切爾諾貝爾核事故。

      聲明：本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人，不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場(chǎng)。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用，如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題，請(qǐng)聯(lián)系本站處理。 舉報(bào)投訴
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