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激光同位素分離技術(shù)

2012-6-5 9:18:52

一項(xiàng)能快速且有效地將核電站和核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)使用的放射性同位素分離開來的技術(shù)是很多物理學(xué)家們孜孜以求的“圣杯”。但是，同位素分離技術(shù)也是制造核武器的關(guān)鍵技術(shù)，因而也面臨著被不法分子濫用于非法制造武器的風(fēng)險(xiǎn)。

　　天然鈾礦石內(nèi)大部分是鈾-238，但是其無法維持產(chǎn)生爆炸所需要的失控連鎖反應(yīng)。另外，容易裂變的鈾-235在鈾礦石內(nèi)的含量僅為0.7%。當(dāng)鈾-235的比例達(dá)到3%至5%時(shí)，才能為核反應(yīng)堆制造燃料。而要制造出一枚炸彈，鈾-235的含量必須要超過90%才行。因?yàn)椴煌凰氐幕瘜W(xué)性質(zhì)基本上一樣，將兩種同位素分離開來一直是大規(guī)模研制核武器的主要壁壘之一。目前最先進(jìn)的技術(shù)是讓數(shù)千個(gè)離心機(jī)串聯(lián)在一起，但這一方法會(huì)占用很多空間，耗費(fèi)很多電力和時(shí)間，也需要精密加工的零件。

　　激光器或許更有效。不同鈾核質(zhì)量的細(xì)微差別會(huì)改變其電子殼層的能級(jí)。經(jīng)過精確調(diào)諧的激光器能激發(fā)出同想要的同位素有關(guān)的能級(jí)，而且，與其他技術(shù)結(jié)合在一起，可將鈾-235從其他元素中挑選出來。這項(xiàng)研究能快速且秘密地進(jìn)行。早在2004年，韓國科學(xué)家們就已使用激光器，在幾周內(nèi)將少量鈾-235豐富到接近武器的純度。這項(xiàng)研究一直沒有被發(fā)現(xiàn)，直到研究進(jìn)行了幾年后才被國際核查機(jī)構(gòu)知悉。

　　現(xiàn)在，隨著便宜且能被很好調(diào)諧的激光器的問世，對(duì)全球的物理學(xué)家們來說，激光同位素分離變得更加容易。比如，美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的馬克?雷曾正研究使用激光器分離出在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域非常重要的同位素，比如鈣-48、鎳-64等，鈣-48主要用于骨病癥的診斷中；鎳-64則是一種極富潛力的癌癥治療試劑。雷曾表示，全球都急需醫(yī)學(xué)同位素，“人們的生活將依靠發(fā)現(xiàn)新的同位素來源?！?/font>

　　雷曾的技術(shù)非常簡單易懂：精確調(diào)諧的激光器將所需要的同位素內(nèi)的電子推到更高能的狀態(tài)，以暫時(shí)改變?cè)拥拇啪?。從這個(gè)意義上來說，所有需要被挑選出來的同位素都擁有大而穩(wěn)定的磁矩。

雷曾表示，他也非常清楚，整天與激光器和各種同位素打交道可能會(huì)給他的身體健康帶來不少隱患。但他認(rèn)為，這種可能性微乎其微，因?yàn)樗麄兊募夹g(shù)非常安全。

　　不過，也有人認(rèn)為，從事和激光器打交道的工作還是小心為妙。美國華盛頓特區(qū)喬治敦大學(xué)公共科學(xué)興趣項(xiàng)目的聯(lián)合負(fù)責(zé)人弗朗西斯·斯雷克就指出：“我認(rèn)為與激光器打交道的風(fēng)險(xiǎn)很高。”斯雷克曾經(jīng)公開反對(duì)用激光同位素分離方法制造核燃料的商業(yè)化，他希望科學(xué)家們對(duì)此進(jìn)行更公開而嚴(yán)苛的討論，因?yàn)楹芏鄰氖略雍头肿庸鈱W(xué)研究的物理學(xué)家們與雷曾的觀點(diǎn)一致。他說：“我認(rèn)為應(yīng)該暫時(shí)停止此類研究，而且需要對(duì)其進(jìn)行深刻的反思?！?/font>

　　物理學(xué)可以造福人類社會(huì)，這一想法讓雷曾激動(dòng)不已，他也在繼續(xù)他的研究。他說：“不能因?yàn)榇嬖陲L(fēng)險(xiǎn)就停止研究，如果你不做，總會(huì)有其他人做。”他的第一個(gè)與鋰等光原子有關(guān)的研究結(jié)論將于幾個(gè)月后出爐。

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