稀有元素“镅”点亮第一个灯泡，其实它在我们日常生活中已“潜伏”多年了

据世界核能新闻网报道，英国国家核能实验室（NNL）和莱斯特大学（University of Leicester）的研究人员利用稀有化学元素镅成功点亮了一只小灯泡。他们相信这是全球首次获得成功的发电实验。该实验的成功为接下来在太空电池中使用镅前进了一大步，也意味着未来若使用这种供电方式为太空飞行器提供能源，可以支持其执行太空任务长达400年。

稀有元素镅在自然界中并不存在，而是钚衰变的副产品，可以在核反应堆运行过程中产生。由NNL领导的一个科研团队通过多年研究，终于在坎布里亚郡NNL中心实验室的一个特殊屏蔽区域内，从英国钚储备中提取出镅，并且利用高放射性物质产生的热量制造出足够的电流，点亮了一个小灯泡。

这一突破有何意义

太空电池是太空探测器的动力源，未来它可以利用镅颗粒的热量来为传感器和发射器提供动力。因为探测器会进入深空，而在深空内，其他电源（比如太阳能电池板）将不再起作用。而通过这种方式提供电源，探测器可以在数十年内持续将重要的图像和数据传回地球，这将远远超过其他能源可持续的时间。

这一突破意味着在放射性同位素动力系统中使用镅的可能性很大。在执行太空任务时，镅颗粒产生的热量可用于为进入深空的航天器提供动力，或在其他能源（如太阳能电池板）不能发挥作用的行星表面，给航天器提供动力。

该项目其实是在欧洲航天局（ESA）的资助下进行的，该计划已经进行了好几年，NNL除了得到了莱斯特大学的支持外，欧洲热力学有限公司在开发热电发电机组方面也给与了帮助，还有核管理局的支持也必不可少，核管理局允许其在管理下使用英国库存中的钚。

莱斯特大学空间仪器和空间核动力系统教授Richard Ambrosi表示：“为了进一步探索太空的边界，我们需要在发电，机器人，自动驾驶汽车和先进仪器方面进行创新。放射性同位素电源是未来欧洲太空探索任务的一项重要技术，因为使用这些技术可以制造出更先进的航天器，也能让探测器进入更遥远、寒冷、黑暗和恶劣的环境。“

NNL业务主管Tim Tinsley指出，镅以这种方式获得利用，意味着把一个行业的废物回收利用，变成另一个行业的重要资源，是一件非常有意义的事。

不过他也承认，目前得到镅并不用容易，因为目前的技术是使用钚238获得的，而钚238生产起来非常困难，也非常昂贵。

NNL发言人Adrian Bull补充说，目前使用钚238来制备镅只是暂时的。

目前钚是不能进行回收的，“但未来，我们可以从清除钚中，获得镅。这样清除后的钚还可以进一步储存，或者作为核燃料继续使用。”Tinsley指出。

镅的其他应用

其实镅可用于发电外，由于其具强放射性，化学性质活泼，常用于同位素测厚仪和同位素X荧光仪等的放射源。

图：离子烟雾探测器的原理图。

除此之外镅还是离子烟雾探测器的重要部分，离子烟雾探测器是失火报警的重要装置，几乎遍布于我们生活中。

平常状态下镅241放射源会放射α粒子，α粒子进入电离室后会将电离室内的气体电离产生正负离子，由于外接电路，正负离子会向外接电路两极移动，从而引起电流变化，集成电路会记录电压电流的稳定值通。当烟雾进入电离室，α粒子会被烟雾颗粒阻挡，这时电离室的α粒子减少，会引起电离室的真负离子数目变化，这时两个电极之间电压电流会发生变化，变化被集成电路感知从而控制蜂鸣器报警。

虽然并不是所有的烟雾探测器都会用到镅241，但是不妨碍其在生活中的重要性，使用到镅241的离子烟雾探测器一直以来都以高灵敏度著称。

镅元素简介：

稀有元素“镅”（Americium）是一种放射性超铀元素，元素符号为Am，原子序数为95。它属于锕系元素，在元素周期表中位于镧系元素铕之下。

镅在自然界中并不存在，而是钚衰变的副产品，可以在核反应堆运行过程中产生。大部分的镅都是在核反应堆中，以中子撞击铀或钚而形成的。一般情况下，一吨的乏核燃料含有大约100g镅，主要包括241Am和243Am同位素。

发现历史

虽然过去的核反应实验中很可能已经产生了镅元素，但是直到1944年，伯克利加州大学的格伦·西奥多·西博格、Leon O. Morgan、Ralph A. James和阿伯特·吉奥索等人才首次专门合成并分离出镅。他们的实验使用了1.5米直径回旋加速器（见下图）。

图：伯克利加州大学劳伦斯伯克利国家实验室的1.5米直径回旋加速器，摄于1939年8月。

继更轻的镎、钚和更重的锔之后，镅是第四个被发现的超铀元素。

当时西博格重新排列了元素周期表，并将锕系置于镧系之下。因此，镅位于铕以下，两者为同系物。铕（Europium）是以欧洲大陆（Europe）命名的，镅也因此以美洲大陆（America）命名。

最初的实验产生了四个镅同位素：241Am、242Am、239Am和238Am。钚在吸收一颗中子后，形成镅-241。该同位素释放一颗α粒子后，转变为237Np。这衰变的半衰期最初测定为510 ± 20年，但后来改为432.2年。

由于锔和镅在1944年的发现与当时旨在制造原子弹的曼哈顿计划息息相关。因此，有关其发现的信息一直保密到1945年才公诸于世。

在1945年11月11日美国化学学会正式发布锔和镅的发现前5天，美国电台节目“Quiz Kids”（小朋友问答）的一位听众问到，战时除了镎和钚之外还有没有发现其他新的超铀元素，格伦·西博格回应时泄露了有关发现锔和镅的消息。

第一批镅元素样本只重几微克，肉眼仅仅可见，并需通过其放射性才能测出。1951年，科学家在1100 °C高真空中用钡金属还原三氟化镅，产生了可观量的镅金属，约重40至200微克。

图：图中玻璃容器底部的三角形内是首次合成的镅化合物（氢氧化镅），摄于1944年。

镅同位素中半衰期最长、最常见的同位素是241Am和243Am，其半衰期分别为432.2和7,370年。相对地球的年龄来说，这是微不足道的，因此所有原始的镅元素，也就是在地球形成时可能存在的镅，至今都已全部衰变殆尽。

现在地球上的镅都集中在1945年至1980年曾进行大气层核试验的地点，以及发生过核事故的地点，如切尔诺贝尔核事故。