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物理学家成功分析钚-239


发布者:拉菲官网 日期:2020-07-14 12:51


  【英国《新科学家》周刊网站5月1 7日报道】题:经过50年努力,科学家终于得到了钚的“签名”

  忠实的影迷会在红地毯旁等候几个小时,为的是得到他们喜欢的影星的签名,不过和科学家为获得钚-239的“签名”而下的工夫相比,这算不了什么。物理学家经过50年的努力,最终利用核磁共振光谱技术对这种可裂变同位素进行了分析。这有可能让他们改进储存核电站废料的方法。

  科学家利用核磁共振光谱技术确定了许多材料的分子结构,特别是自旋量子数为1/2的原子核,其中包括常见的氢和碳同位素。钚-239是最后一个拥有这种自旋量子数但尚未得到分析的原子核,原因之一是钚具有许多复杂的磁性,会对测量产生干扰。另外一个原因是,在处理具有潜在危险性的核材料方面,有严格的限制。

  为了克服磁性问题,美国洛斯阿拉莫斯国家实验所的乔治斯·库特鲁拉基斯和同事将纯度很高的二氧化钚粉末冷却至4摄氏度。这拓宽了他们进行测量的时间窗口,而且几乎消除了具有干扰作用的磁效应。

  库特鲁拉基斯说,他们之所以能取得成功,一个关键的原因是选择了这种形式的钚,其他研究人员此前没有考虑这种形式,还有些研究人员使用的样本质量不够高。他还认为,他们这个团队的成功得益于坚持不懈和一点点运气。他说:“事实上,就在我们即将要放弃时,发现了想要获得的信号。”

  在确定了这种同位素的特征后,物理学家现在应该可以判断钚化合物和分子的结构是如何形成的,这样一来,他们就可以更好地分析核燃料和核废料的化学特性。

  库特鲁拉基斯解释说:“也许可以提取一点核废料样本,然后非常准确地确定里面包含什么,从而采取适当的做法来进行储存和后续利用。”

  剑桥大学的伊恩·法南并未参加这项研究,不过他一直在研究核废料处理问题。他说:“我们可以利用这一发现从含有钚的核材料中获取数据。”他领导的研究小组拥有一台更先进的核磁共振机,他们将设法在室温下复制这一研究成果,使之更适合投入实际应用领域。他说:“我对找到这一问题的答案充满期待。”


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