[圖文]美國科學家發現世界最早核廢料
這個瓶子中裝著曼哈頓計畫中產生的核廢料
據國外媒體報道,美國西北太平洋國家實驗室(PNNL)的科學家稱,他們在美國一個垃圾傾倒處發現一個瓶子,這個瓶子裡含有年代最早的核反應堆產生的炸彈級鈽樣本。
經測定,該樣本產生於1944年,是美國核武器項目初期階段的產物。美國西北太平洋國家實驗室的科研組利用核分析技術(nuclear forensic technique)確定這個樣本的產生時間,並追蹤它的出處。他們的研究結果發表在最新一期的《分析化學》雜誌上。
這些研究人員稱,他們的研究是「核考古學(nuclear archaeology)」。這個瓶子裡的鈽的類型,即已知的鈽-239,就是所謂的輻射體(alpha emitter)。這些α粒子的體積太大,無法穿過皮膚或紙張,但是一旦吸入或吞下這種物質,就會引起中毒。鈽的半衰期是24110年。研究人員在美國西北部華盛頓漢福德原子能遺址的一個掩埋坑裡發現這個可疑的瓶子。經研究,他們確定這是1943年的曼哈頓計畫(Manhattan Project)使用過的瓶子。漢福德是世界上第一個規模完整的鈽生產廠所在地。
二戰期間,美國想通過曼哈頓計畫製造出世界上首個核武器。美國擔心納粹德國正在研究相同的技術,所以制定了這項計畫。1945年7月16日,世界上首次核武器試驗——Trinity使用的就是漢福德生產的鈽。而且1945年8月10日美國在日本長崎投下的鈽彈,也是用該地生產的鈽製成的。為了重新獲得炸彈級鈽,工作人員把乏燃料(spent nuclear fuel)從反應堆運輸到一個化學再生廠(chemical re-processing plant)。工作人員在這裡把反應堆產生的少量鈽,從剩餘的鈾和裂變過程產生的廢物中分離出來。
由於漢福德遺址現在仍存在大量放射性很高的廢料,因此它是一個環境淨化項目關注的重點對象。清理人員在2004年12月挖掘一個掩埋坑時,發現一個保險箱,裡面放的一個罐子裡裝滿了白色糊狀液體。進一步檢測發現,這個瓶子裡包含一種用再生乏燃料生成的鈽,這種鈽跟漢福德在早期操作過程中使用的鈽類型一樣。意識到這項發現的歷史意義後,美國西北太平洋國家實驗室的喬恩·斯文特斯和同事們對這個樣本進行更進一步的檢測。為了確定它產生的時間,這些研究人員對該樣本中的鈽和鈾的不同類型——同位素進行分析。他們發現,它們是在1944年從乏燃料中分離出來的。
為了確定是哪個反應堆產生了這個樣本,他們將這個瓶子所含的鈽同位素比率,與該樣本產生時的核反應堆技術數據進行對比。他們的研究結果顯示,這些鈽是在田納西州橡樹嶺的X-10原型堆產生的,這座反應堆於1943年開始運作,即曼哈頓計畫被批准一年後。這項研究採用的分析技術類型,對確定該樣本的來源和放射性材料的走私路徑至關重要。研究人員在《分析化學》中寫道:「走私放射性材料受到供需驅使,全世界走私放射性材料的次數在不斷上升。當前的原子能復興和公眾更容易使用這些材料,都將導致未來的放射性材料走私事件變得更加頻繁。」