在核爆炸中生成的元素——镄,给了人类怎样的启示?( 二 )



由于相信在局限空间内的核爆可能会增加产生重元素的可能性 , 因此内华达试验基地(现内华达国家安全区)又在1960年代进行了地底核试验 , 并采集了数据 。 除了一般的铀之外 , 核弹还装有镅和钍与铀的混合物 , 以及钚与镎的混合物 。 因为装载的重元素提高了裂变率 , 并导致较重同位素的流失 , 试验结果产量偏少 。 又由于原子尘分布在地下300至600米处熔化及汽化了的岩石中 , 而到如此的深度钻地取样又缺乏效率 , 对产物的提取分离也非常困难 。

在1962至1969年间进行的9次地底核试验中 , 最后一次的规模最大 , 而其超铀元素产量也最高 。 这是因为拥有奇数核子的同位素有较高的裂变率 。 研究中最大的问题在于采集爆炸后散落在各处的原子尘 。 载有滤纸的飞机只吸附到总量的4×10 , 而在埃内韦塔克环礁处所采集到的量也只增加了两个数量级 。 在“Hutch”核试验60天后提取的500公斤岩石当中也只有总量的10 。 这500公斤岩石 , 相比在爆炸7天后取得的0.4公斤石块 , 其含超铀元素的量只不过高出30倍 。 这证明超铀元素的量与收集的岩石重量是不成正比的 。

为了加快样本采集的速度 , 人们在核试验之前就在爆炸原点钻出了若干个竖井 , 这样爆炸就会把足够的样本从中心通过竖井带到地表 , 方便采样 。 该方法在“Anacostia”和“Kennebec”核试验中得到尝试 , 并立即为研究提供了数百公斤的物质 , 但是其中锕系元素的浓度比通过钻地取得的样本的少三倍 。 这种方法虽然能够有效帮助研究存留时间短的同位素 , 但却无法提高整体锕系元素的产量 。

尽管这一系列核试验没有再产生新的元素(除锿和镄外) , 而所取得的超铀元素量也不如理想 , 但其总体产生的稀有重同位素的量却仍比此前实验室中能够合成的要多 。 在“Hutch”核试验中取得的6×10颗Fm原子被用于研究Fm的热中子诱发裂变 , 并以此产生了新的镄同位素:Fm 。 采集到的还有大量稀有的Cm同位素 , 这是很难从Cm产生的:Cm的半衰期(64分钟)相对需数个月时间的反应炉辐射来说太短 , 但对于核爆炸时间段来说就很长了 。

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