物理學家成功分析鈽-239

2020-12-01 網易新聞

【英國《新科學家》周刊網站5月1 7日報導】題:經過50年努力,科學家終於得到了鈽的「籤名」

忠實的影迷會在紅地毯旁等候幾個小時,為的是得到他們喜歡的影星的籤名,不過和科學家為獲得鈽-239的「籤名」而下的工夫相比,這算不了什麼。物理學家經過50年的努力,最終利用核磁共振光譜技術對這種可裂變同位素進行了分析。這有可能讓他們改進儲存核電站廢料的方法。

科學家利用核磁共振光譜技術確定了許多材料的分子結構,特別是自旋量子數為1/2的原子核,其中包括常見的氫和碳同位素。鈽-239是最後一個擁有這種自旋量子數但尚未得到分析的原子核,原因之一是鈽具有許多複雜的磁性,會對測量產生幹擾。另外一個原因是,在處理具有潛在危險性的核材料方面,有嚴格的限制。

為了克服磁性問題,美國洛斯阿拉莫斯國家實驗所的喬治斯·庫特魯拉基斯和同事將純度很高的二氧化鈽粉末冷卻至4攝氏度。這拓寬了他們進行測量的時間窗口,而且幾乎消除了具有幹擾作用的磁效應。

庫特魯拉基斯說,他們之所以能取得成功,一個關鍵的原因是選擇了這種形式的鈽,其他研究人員此前沒有考慮這種形式,還有些研究人員使用的樣本質量不夠高。他還認為,他們這個團隊的成功得益于堅持不懈和一點點運氣。他說:「事實上,就在我們即將要放棄時,發現了想要獲得的信號。」

在確定了這種同位素的特徵後,物理學家現在應該可以判斷鈽化合物和分子的結構是如何形成的,這樣一來,他們就可以更好地分析核燃料和核廢料的化學特性。

庫特魯拉基斯解釋說:「也許可以提取一點核廢料樣本,然後非常準確地確定裡面包含什麼,從而採取適當的做法來進行儲存和後續利用。」

劍橋大學的伊恩·法南並未參加這項研究,不過他一直在研究核廢料處理問題。他說:「我們可以利用這一發現從含有鈽的核材料中獲取數據。」他領導的研究小組擁有一臺更先進的核磁共振機,他們將設法在室溫下複製這一研究成果,使之更適合投入實際應用領域。他說:「我對找到這一問題的答案充滿期待。」

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本文來源:新華網 責任編輯:王曉易_NE0011

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