近期，我國可控核聚變研究不斷取得突破。去年7月5日，全超導託卡馬克裝置「東方超環」在全球率先實現上百秒的穩態長脈衝高約束等離體運行，即穩定「燃燒」超過100秒。而我國科學家自主研發的「第一壁」也把鈹推向了公眾視野。
綠柱石裡的「寶貝」
鈹是一種鋼灰色的稀有金屬，在元素周期表中排行第四，是最輕的鹼土金屬元素。說到鈹不能不提綠柱石，人們把鈹元素稱為沉睡在綠柱石中的「寶貝」。
一般的綠柱石和普通石頭沒什麼兩樣，其中罕有的色澤美麗者則是珍貴的寶石，如祖母綠、海藍寶石等。現在我們知道綠柱石的成分為鈹鋁矽酸鹽，可在鈹元素發現之前，人們只知道其成分為矽酸鋁。
1798年，法國化學家沃克蘭通過分析發現，綠柱石和祖母綠這兩種外觀差別巨大的石頭具有幾乎相同的化學成分，除了含有已知元素鋁、矽、氧外，還含有一種未知元素。沃克蘭把它命名為Glucinium。後來，德國化學家維勒還原出了單質鈹，並將其命名為Beryllium。
鈹的發現無疑是金屬鈹開發利用史上的一個標誌性事件，但是金屬鈹的提取並不是一帆風順的。鈹元素被發現30年後的1828年，維勒等人才各自獨立地用金屬鉀還原氯化鈹製得單質鈹，而且第一塊金屬鈹的純度並不高。1898年，電解法首次被用於製備金屬鈹。1932年，世界上首個工業化生產鈹的工藝裝備投產。
20世紀40年代初期，人們開始認識到鈹及其化合物對人體的危害。鈹及其化合物的粉塵、煙霧能引起多種人體器官中毒，且氧化鈹、氟化鈹、氯化鈹、硫化鈹、硝酸鈹等化合物的毒性比金屬鈹更大。
材料領域的一張王牌
金屬鈹一個重要的應用方向就是合金製造。我們知道，青銅比鋼鐵軟得多，彈性也不大，抗腐蝕能力也不強。但是，在青銅中加入少許鈹後，性能就會發生巨大變化。人們一般把含鈹1%～3.5%的青銅叫作鈹青銅。鈹青銅的機械性能比鋼好，硬度和彈性也得到提高，抗腐蝕性得到加強，同時還具備良好的導電性。
由於鈹青銅有著獨特的優異性能，所以被廣泛應用到許多領域。比如，鈹青銅常被用來製作深海探測器和海底電纜，也可用來製作精密儀器零部件、高速軸承、耐磨齒輪、焊接電極以及手錶遊絲等。
此外，含鎳的鈹青銅還有一個十分可貴的品質，那就是在受撞擊時不產生火花，故在生產石油和炸藥等易燃易爆品的行業十分有用。含鎳的鈹青銅也不會被磁鐵磁化，所以是製造防磁零件的好材料。
我們知道，降低太空飛行器的體重可以節約發射費用。鈹作為一種重要的輕金屬，其密度要比鋁小許多，而強度比鋼還大。因此，鈹是一種極其重要的宇航材料，兼具鈹和鋁各自優勢的鈹鋁系列合金，被廣泛用作製作空間飛行器的結構部件。
在金屬王國中，鈹的熱學性能很好，並具有高熔點、高比熱、高熱導率和適宜的熱膨脹率等優異性能。如用鈹來為超音速飛機製造制動裝置，則具有非常好的吸熱和散熱性能。用鈹來為衛星和飛船製作「防熱外套」，則可以保證它們在穿越大氣層時溫度上升不會過高。同時，金屬鈹還是製造慣性導航系統的關鍵材料，對提高飛彈、飛機、潛艇等的導航精度具有重要意義。由於鈹對紅外光具有良好的反射性，因此還被應用於空間光學系統。
「原子爐」裡的多面手
「原子爐」是原子核反應堆的俗稱，是核電站的核心裝備。在「原子爐」內，燃燒的燃料不是煤，而是核燃料——鈾-235。核燃料的燃燒實質上就是裂變反應釋放出能量。然而，要使鈾-235原子核發生分裂，需要用「中子炮彈」轟擊原子核。而鈹就是一種能高效率提供「中子炮彈」的「中子源」。當鈾-235的原子核受到「中子炮彈」轟擊時，一個原子核會吸收一個中子，然後分裂成兩個質量較小的原子核，同時釋放出兩三個中子。這些中子又會去轟擊其他的原子核，從而引起新的裂變。由於中子的速度非常快，只有讓這類快中子放慢「腳步」，才能使核裂變不斷地延續下去。鈹對中子具有很強的「制動」作用，因此是「原子爐」內極佳的中子減速劑。
鈹在原子能工業中還有一個重要作用，那就是用作反應堆的反射劑。原來，為了防止「原子爐」內的中子逃逸，需要在內壁設置中子屏蔽層。鈹氧化物熔點高達2450℃，而且還能像鏡子反射光線一樣把中子反射回去。因此，鈹氧化物是製造「原子爐」中子反射層的優質材料。
「人造太陽」的「居室」
在全球能源緊張的背景下，被譽為「人造太陽」的熱核聚變工程正在緊鑼密鼓地進行。然而，如何打造一個堅不可摧的「反應艙」是一個大難題，畢竟「人造太陽」的工作溫度高達上億攝氏度。
最近，我國科學家自主研發製造出「人造太陽第一壁」。「第一壁」採用的材料看上去就像「三明治」一樣，在反應堆內直面高溫聚變材料的，是經過特殊處理的高純度鈹。在高純度鈹的外面依次為銅合金和不鏽鋼。經過特殊的加工工藝，三種材料成為一個有機整體，具有非凡的隔熱防護效果，能為熱核聚變實驗反應堆築起一道堅固的「防火牆」。
擦亮X射線管的「眼睛」
金屬鈹還有一個絕活，那就是對X射線是「透明」的，因此被譽為「金屬玻璃」，這一點在X射線管上能派上大用場。
所謂X射線管，其實就是X射線發生器，主要由三部分組成：一是陰極（電子槍），這是產生電子並將電子束聚焦，放出自由電子的部分；二是陽極（金屬靶），這是發射X射線的部分；三是窗口，這是X射線的輸出通道。X射線管的工作原理為，在真空條件下，用高速電子轟擊金屬靶，從而發射出X射線。然後把X射線用於分析、診斷和醫療。
你可別小看這個X射線管輸出的窗口，它對材料的要求非常高，既要滿足一定的強度要求，以維持管內的高真空；同時還要求對X射線的吸收要小，以保證輸出足夠的X射線強度。因此，鈹是製造X射線管「窗口」的絕好材料。
選自《百科知識》