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激光同位素分離技術

2012-6-5 9:18:52

一項能快速且有效地將核電站和核醫學領域內使用的放射性同位素分離開來的技術是很多物理學家們孜孜以求的“圣杯”。但是，同位素分離技術也是制造核武器的關鍵技術，因而也面臨著被不法分子濫用于非法制造武器的風險。

　　天然鈾礦石內大部分是鈾-238，但是其無法維持產生爆炸所需要的失控連鎖反應。另外，容易裂變的鈾-235在鈾礦石內的含量僅為0.7%。當鈾-235的比例達到3%至5%時，才能為核反應堆制造燃料。而要制造出一枚炸彈，鈾-235的含量必須要超過90%才行。因為不同同位素的化學性質基本上一樣，將兩種同位素分離開來一直是大規模研制核武器的主要壁壘之一。目前最先進的技術是讓數千個離心機串聯在一起，但這一方法會占用很多空間，耗費很多電力和時間，也需要精密加工的零件。

　　激光器或許更有效。不同鈾核質量的細微差別會改變其電子殼層的能級。經過精確調諧的激光器能激發出同想要的同位素有關的能級，而且，與其他技術結合在一起，可將鈾-235從其他元素中挑選出來。這項研究能快速且秘密地進行。早在2004年，韓國科學家們就已使用激光器，在幾周內將少量鈾-235豐富到接近武器的純度。這項研究一直沒有被發現，直到研究進行了幾年后才被國際核查機構知悉。

　　現在，隨著便宜且能被很好調諧的激光器的問世，對全球的物理學家們來說，激光同位素分離變得更加容易。比如，美國德克薩斯大學奧斯汀分校的馬克?雷曾正研究使用激光器分離出在醫學領域非常重要的同位素，比如鈣-48、鎳-64等，鈣-48主要用于骨病癥的診斷中；鎳-64則是一種極富潛力的癌癥治療試劑。雷曾表示，全球都急需醫學同位素，“人們的生活將依靠發現新的同位素來源。”

　　雷曾的技術非常簡單易懂：精確調諧的激光器將所需要的同位素內的電子推到更高能的狀態，以暫時改變原子的磁矩。從這個意義上來說，所有需要被挑選出來的同位素都擁有大而穩定的磁矩。

雷曾表示，他也非常清楚，整天與激光器和各種同位素打交道可能會給他的身體健康帶來不少隱患。但他認為，這種可能性微乎其微，因為他們的技術非常安全。

　　不過，也有人認為，從事和激光器打交道的工作還是小心為妙。美國華盛頓特區喬治敦大學公共科學興趣項目的聯合負責人弗朗西斯·斯雷克就指出：“我認為與激光器打交道的風險很高。”斯雷克曾經公開反對用激光同位素分離方法制造核燃料的商業化，他希望科學家們對此進行更公開而嚴苛的討論，因為很多從事原子和分子光學研究的物理學家們與雷曾的觀點一致。他說：“我認為應該暫時停止此類研究，而且需要對其進行深刻的反思。”

　　物理學可以造福人類社會，這一想法讓雷曾激動不已，他也在繼續他的研究。他說：“不能因為存在風險就停止研究，如果你不做，總會有其他人做。”他的第一個與鋰等光原子有關的研究結論將于幾個月后出爐。

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