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一六六、醉后无心怯路歧(1 / 2)

“超铀元素(transuranic element)?”

对于实验室同事来说,元素element一词自然是耳熟能详;但transuranic无疑是个新词,引得大家一片议论。

当孙元起把这个词写到黑板上的时候,大家发现词意并不难理解:trans,这个词头表示跨越、超过的意思,比如translation、transportation等;uranic,在化学上是“铀的”。两个单词合起来,就是“超铀的”意思。

可超铀元素是什么?

铀是自然界中能够找到的最重的元素,自从1789年德国化学家克拉普罗特把它从沥青铀矿中分离出来后,化学家一直在尝试发现比它更重的元素。一百二十年过去了,化学家们发现了更多的元素,甚至确定了铀的原子序数是92,却依然没有发现比它更重的元素。

超铀元素?世界上存在原子序数超过铀的元素么?大家心里都有这样的疑问。

“是的,超铀元素。”孙元起很肯定地说,“铀是自然界中能够找到的最重元素,这是毋庸置疑的。超过铀的元素因为大多数都不稳定,半衰期很短,所以在自然界基本上约等于不存在。要想发现和制取它们,只有通过人工核反应。”

关于超铀元素的提出,孙元起纠结了很长时间,因为制备超铀元素一般有两条途径:

第一条途径比较好实现,就是加速氘核来轰击铀238,从而获得了钚239。钚是原子序数为94的元素,这样一来,超铀元素的概念就得以证实。可是钚239裂变速度快、临界质量小、半衰期长,部分核性能比铀235还好,加上铀238在自然界储量又高,使得钚239一度成为早期核武器中最重要的核装料。二战末期投放在长崎市和广岛市的原子弹,都是使用钚239制作的内核部分。当然,有利就有弊,钚239的毒性非常大,生产成本也高,需要建造复杂的生产堆和后处理厂,才能实现工业化生产。

第二条途径最为人所熟知,即用中子轰击铀。用中子来轰击一种元素时,经常会使被轰击元素转变为原子序数比它大1的元素。这样一来,超铀元素就可以源源不断地被发现。但这里面却存在这两个问题。

首先现在还没有发现中子。中子倒不难发现,尤其是现在粒子加速器被发明之后,只要用它来加速α粒子,然后轰击铍、硼或锂这些较轻的元素,就可以获得中子。尽管单独存在的中子不稳定,平均寿命只有大约16分钟,却足以用来做很多事了,比如加速后轰击铀。

其次是一旦用中子轰击铀,除了出现新元素之外,最有可能出现的现象就是核裂变!核裂变既是一个极复杂的核过程,又具有重大的实用价值,一旦公开,就会引发全世界的关注。当年铀核裂变的假说一经提出,世界上所有的物理实验室立刻沸腾起来,迅速对这一现象展开了紧张的研究。在不到一年的时间里,发表的有关核裂变的科学论文就达到了一百多篇,这在物理学史上是没有前例的。既然大家全神贯注研究核裂变,那链式反应必然要被发现,核武器也就呼之欲出了。

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