你所不知道的「鈽」

鈈的的毒性到底有多大?它對人的傷害有多大?我們先從發現鈈的歷史講起。

你所不知道的“鈈”

鈈曾經被用在二戰的一顆原子彈中  

1940年,美國科學家西博格和麥克米倫等首度在柏克萊加州大學實驗室以氘撞擊鈾-238而合成鈈元素。麥克米倫將這個新元素取名Pluto(意為冥王星),西博格便開玩笑提議定其元素符號為Pu(音類似英語中表嫌惡時的口語"pew")。科學家隨後在自然界中發現了微量的鈈。

鈈是一種具有毒性的放射性元素,外表呈銀白色。第二次世界大戰時曼哈頓計劃首度將製造微量鈈元素列為主要任務之一。美國投放於廣島的原子彈“小男孩”是鈾彈,而投於長崎市的“胖子”則使用了鈈製作內核部分。歷史證明,“鈈彈”比“鈾彈”具有更嚴重的破壞力。

在製造“胖子”鈈彈時,為了達到極高的密度而選擇使用易爆炸、壓縮的鈈,再結合中心中子源,以刺激反應進行、提高反應效率。因此,鈈彈只需6.2千克鈈便可達到爆炸當量,相當於2萬噸的三硝基甲苯(TNT)。在理想假設中,僅僅4千克的鈈原料(甚至更少),只要搭配複雜的裝配設計,就可製造出一個原子彈。

你所不知道的“鈈”

獻身鈈的科學家—路易斯·斯洛廷  

路易斯·斯洛廷是一位猶太裔加拿大科學家,20世紀40年代他參加了美國“曼哈頓計劃”。在一次實驗過程中,他負責把螺絲起子的刃口插在兩塊鈈半球之間作為間隔,以防止兩個半球接觸引起爆炸。不幸的是,螺絲起子滑了出來。整個實驗室突然都被藍色光輝所籠罩,所有人感到“熱浪襲人”。

斯洛廷馬上意識到發生了什麼事情,他用力將兩個鈈半球掰開,避免了一場更大的災禍。但他因為相當於站在距離原子彈爆炸中心1600米遠的地方,承受致命核輻射,9天后他死在醫院中。  

鮮為人知的“人體實驗”  

美國和前蘇聯曾有一些人體試驗或者長期跟蹤調查來評估過鈈的毒性。比較著名的有兩組。一組是上世紀40年代中後期,美國科學家對18個活人(主要是病人、囚犯和窮人)進行了極為不人道的血液注入鈈的秘密人體試驗。這個試驗直到90年代中期才被曝光,揭露此事的一本書《鈈檔案:冷戰時期美國的秘密醫學實驗》引起了轟動並獲普利策獎。

這些不知情的活人“小白鼠”有一些很快就死了(其中一些病人本身就是瀕死的),而有的在虛弱的狀態下痛苦地活了幾十年,還有的生下了畸形的孩子。

當然這種鈈直接進入血液的極端情況應該不會在我們的生活中出現。第二組試驗是美國對1944年~1945年間參與曼哈頓計劃的26位工作人員的跟蹤調查,由於當年的防護標準比較差,這些人在工作中吸入了大約0.043 微克到3 微克不等的鈈。到1986年,還有22人活著(平均壽命是66歲),死亡的4個人原因分別是:肺癌、意外事故和心臟病(2例),到1990年,又增加3例死亡,分別是肺癌、心臟病和骨癌。

由於骨癌比較罕見,所以這例死亡被認為是與鈈關係比較密切。而雖然兩例肺癌可能與鈈有關,但是由於他們都有吸菸史,因此無法確定鈈在其中起到的作用。

鈈並非世界上最毒的物質  

鈈的放射性比鈾要強20萬倍,化學毒性比鈾強100萬倍,即使是以毫克計算的微量鈈也會對人體健康帶來危害。我們不能否認鈈是一種危險的放射性物質,但是說它是“世界首毒”肯定是不正確的。如果毒性指的是人服入後產生的致命作用,它的毒性遠比不上某些毒蘑菇和砒霜。

鈈的毒性通常指的是它的放射性引起的對生物組織的破壞,不過鈈產生的α射線連一張紙或者幾釐米的空氣都無法穿透。一般來說也不會透過人的衣服和皮膚。它對人體的傷害主要是通過人吸入鈈的微粒而引起的,它會進入肺部,從而進入血液,之後可能富集在骨髓中。

你所不知道的“鈈”

鈈令人害怕的主要原因  

人們對鈈產生恐慌除了它是毒性元素外,還有兩點:一是它的半衰期長,二是它極易溶於水。在這次日本福島核洩漏事件中,專家在土壤中檢測出的是鈈的3種同位素―鈈-238、鈈-239和鈈-240。放射性碘和銫的衰變期分別為8天和30天,而鈈及它的幾種同位素的半衰期則很長。

最穩定的是鈈-244,半衰期8000萬年,而現在使用最多的、容易裂變的鈈-239,一旦釋出自然環境,半衰期長達2.4萬年,換句話說,要經歷2.4萬年,放射性才會減半。鈈-239被用於製造核武器。鈈-238的半衰期是87.7年,常用於驅動太空船。鈈-240的半衰期則達到6560年。鈈及它的大部分同位素的半衰期都很長,所以它們一旦進入人體,基本上註定要留在體內一輩子了,長期對身體造成輻射影響。   

鈈是存在於自然界中質量最重的元素。由於鈈的質量重,所以容易溶在水中,不會漂浮在空氣裡,屬於毒性強但相對擴散性較低的元素。

所以,專家認為,不論本次洩漏的鈈有多少,處理起來都很麻煩,並且在它洩漏初期,應該及時將燃料棒取走。如果最後選擇對福島第一核電站幾個受損的反應堆進行封堆處理,卻不拿走含鈈的燃料,鈈仍然會汙染地下水。因為,鈈與碘相比,流動性差,碘具揮發性,往空氣中跑,鈈則首先進入水中,再進入土壤。

鈈度料處理的隱患  

由於鈈的高危險性,俄羅斯已於去年正式關閉最後一座武器級鈈反應堆,目前全世界也僅有日本與法國等少數國家將其用於發電。日本福島的電廠近期所發生輻射安全事故,最令人擔心的部分便在於其使用了鈈作為燃料。由於科技界至今還沒有找到有效的對鈈廢料加工再用的方法,因此對核廢料的處理就成為一項小心且保密的細微工作。   

如果運輸過程中發生洩露,10千克鈈就能對整個地球的環境和食物鏈造成毀滅性的破壞,其影響要持續很長的時間。在所有放射性元素核裂變產生大量能量的同時,所生成的廢料以鈈為最多,這些鈈廢料還有相當的能量,如能加工後再應用還可以使用無數次,直至50萬~80萬年後能量才會完全消失。


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