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據(jù)世界核能新聞網(wǎng)報道，英國國家核能實驗室（NNL）和萊斯特大學（University of Leicester）的研究人員利用稀有化學元素镅成功點亮了一只小燈泡。他們相信這是全球首次獲得成功的發(fā)電實驗。該實驗的成功為接下來在太空電池中使用镅前進了一大步，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)行太空任務長達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，可以在核反應堆運行過程中產(chǎn)生。由NNL領(lǐng)導的一個科研團隊通過多年研究，終于在坎布里亞郡NNL中心實驗室的一個特殊屏蔽區(qū)域內(nèi)，從英國钚儲備中提取出镅，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，點亮了一個小燈泡。

這一突破有何意義

太空電池是太空探測器的動力源，未來它可以利用镅顆粒的熱量來為傳感器和發(fā)射器提供動力。因為探測器會進入深空，而在深空內(nèi)，其他電源（比如太陽能電池板）將不再起作用。而通過這種方式提供電源，探測器可以在數(shù)十年內(nèi)持續(xù)將重要的圖像和數(shù)據(jù)傳回地球，這將遠遠超過其他能源可持續(xù)的時間。

這一突破意味著在放射性同位素動力系統(tǒng)中使用镅的可能性很大。在執(zhí)行太空任務時，镅顆粒產(chǎn)生的熱量可用于為進入深空的航天器提供動力，或在其他能源（如太陽能電池板）不能發(fā)揮作用的行星表面，給航天器提供動力。

該項目其實是在歐洲航天局（ESA）的資助下進行的，該計劃已經(jīng)進行了好幾年，NNL除了得到了萊斯特大學的支持外，歐洲熱力學有限公司在開發(fā)熱電發(fā)電機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庫存中的钚。

萊斯特大學空間儀器和空間核動力系統(tǒng)教授Richard Ambrosi表示：“為了進一步探索太空的邊界，我們需要在發(fā)電，機器人，自動駕駛汽車和先進儀器方面進行創(chuàng)新。放射性同位素電源是未來歐洲太空探索任務的一項重要技術(shù)，因為使用這些技術(shù)可以制造出更先進的航天器，也能讓探測器進入更遙遠、寒冷、黑暗和惡劣的環(huán)境。“

NNL業(yè)務主管Tim Tinsley指出，镅以這種方式獲得利用，意味著把一個行業(yè)的廢物回收利用，變成另一個行業(yè)的重要資源，是一件非常有意義的事。

不過他也承認，目前得到镅并不用容易，因為目前的技術(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補充說，目前使用钚238來制備镅只是暫時的。

目前钚是不能進行回收的，“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一步儲存，或者作為核燃料繼續(xù)使用。”Tinsley指出。

镅的其他應用

其實镅可用于發(fā)電外，由于其具強放射性，化學性質(zhì)活潑，常用于同位素測厚儀和同位素X熒光儀等的放射源。

圖：離子煙霧探測器的原理圖。

除此之外镅還是離子煙霧探測器的重要部分，離子煙霧探測器是失火報警的重要裝置，幾乎遍布于我們生活中。

平常狀態(tài)下镅241放射源會放射α粒子，α粒子進入電離室后會將電離室內(nèi)的氣體電離產(chǎn)生正負離子，由于外接電路，正負離子會向外接電路兩極移動，從而引起電流變化，集成電路會記錄電壓電流的穩(wěn)定值通。當煙霧進入電離室，α粒子會被煙霧顆粒阻擋，這時電離室的α粒子減少，會引起電離室的真負離子數(shù)目變化，這時兩個電極之間電壓電流會發(fā)生變化，變化被集成電路感知從而控制蜂鳴器報警。

雖然并不是所有的煙霧探測器都會用到镅241，但是不妨礙其在生活中的重要性，使用到镅241的離子煙霧探測器一直以來都以高靈敏度著稱。

镅元素簡介：

稀有元素“镅”（Americium）是一種放射性超鈾元素，元素符號為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，可以在核反應堆運行過程中產(chǎn)生。大部分的镅都是在核反應堆中，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

雖然過去的核反應實驗中很可能已經(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。他們的實驗使用了1.5米直徑回旋加速器（見下圖）。

圖：伯克利加州大學勞倫斯伯克利國家實驗室的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，镅是第四個被發(fā)現(xiàn)的超鈾元素。

當時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。

最初的實驗產(chǎn)生了四個镅同位素：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)與當時旨在制造原子彈的曼哈頓計劃息息相關(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日美國化學學會正式發(fā)布鋦和镅的發(fā)現(xiàn)前5天，美國電臺節(jié)目“Quiz Kids”（小朋友問答）的一位聽眾問到，戰(zhàn)時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·西博格回應時泄露了有關(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出。1951年，科學家在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、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年曾進行大氣層核試驗的地點，以及發(fā)生過核事故的地點，如切爾諾貝爾核事故。

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