《铀之奥秘:探寻元素的双面传奇》
铀(Uranium),原子序数为92,元素符号是U,它是自然界中能够找到的最重元素。自然界中存在三种同位素,都带有放射性,半衰期长达数亿年至数十亿年,此外还有12种人工同位素(铀 – 226~铀 – 240)。1789年,马丁·海因里希·克拉普罗特发现了它,早期铀化合物用于瓷器着色,核裂变现象被发现后,它成为了核燃料。
在二十世纪以前,铀被视作毫无价值之物,可它却蕴含着强大能量,甚至能改变人类DNA。随着大众对其认知的加深,铀成了世上最被渴求、最昂贵且最令人惧怕的物质。澳洲Gene Pool Production制作的《铀之奥秘》,由物理学家Derek Muller博士主持,他远赴俄罗斯、日本、北美洲、欧洲以及澳洲等地,深入探索铀的奥秘。
节目将探讨铀的应用。在铀的发源地——澳洲北部,传说有神明在地下沉睡,一旦被骚扰,灾难便会降临。铀的出现,是否会像潘多拉的盒子一样,给世界带来无可挽回的破坏?其实,铀就像“水能覆舟,亦能载舟”。二战时投放在日本广岛的原子弹,造成了严重伤亡,影响至今仍在;但铀丰富的储备既能提供持续能源,也能用于治疗癌症。Derek Muller博士还前往乌克兰切尔诺贝利以及日本福岛,探究当年发生在两地的核灾难。
通常人们认为铀是稀有金属,尽管它在地壳中的含量比汞、铋、银多得多,但提取难度大,所以比这些元素发现得晚。铀在地壳中分布广泛,不过常见矿床只有沥青铀矿和钾钒铀矿两种。地壳中铀的平均含量约为百万分之2.5,即每吨地壳物质约含2.5克铀,比钨、汞、金、银等元素含量高。它在各种岩石中含量不均,花岗岩中平均每吨含3.5克铀。在地壳第一层(距地表20 km)内含铀近1.3×10^14吨,一立方公里的花岗岩约含一万吨铀。海水中铀浓度低,每吨仅含3.3毫克,但海水总量大,总含铀量可达4.5×10^9吨,不少国家正探索海水提铀的方法。
由于化学性质活泼,自然界不存在游离态的金属铀,它总是以化合状态存在。已知铀矿物有一百七十多种,具工业开采价值的只有二三十种,重要的有沥青铀矿(主要成分为八氧化三铀)、品质铀矿(主要成分为二氧化铀)、铀石和铀黑等。很多铀矿物呈黄色、绿色或黄绿色,有些在紫外线下能发出强烈荧光,正是这种特性导致了放射性现象的发现。
铀资源分布有限,主要集中在美国、加拿大、南非、西南非、澳大利亚等国家和地区。据1972年估计,已探明的工业储量超一百万吨,中国的铀矿资源也十分丰富。铀及其衰变子体的放射性是其存在的标志,虽然肉眼看不见,但借助专门仪器能方便探测。因此,铀矿资源的普查和勘探多利用其放射性特点,若某地区岩石、土壤、水甚至植物内放射性强,就可能有铀矿存在。