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南方能源观察
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江伟欢
由著名导演克里斯托弗·诺兰执导的烧脑新片《信条》已于9月4日上映，相信很多读者朋友已经第一时间看了~没看过也没关系，本文不涉及任何剧透，仅对里面一直念叨的“钚241”进行相关科普。所以请放心继续阅读吧~
钚241是什么？
首先我们要知道钚。钚是一种放射性的金属元素，于1940年被科学家发现。钚有二十种放射性同位素，寿命最长的是钚244，半衰期为8080万年，而最短的是钚241，半衰期只有14年。
半衰期：
放射性同位素的半衰期是指一个样本内，其放射性原子衰变至原来数量的一半所需的时间。半衰期越短，代表其原子越不稳定，每颗原子发生衰变的机会率也越高。
衰变：指放射性元素放射出粒子而转变为另一种元素的过程。
但钚最重要的同位素其实是钚239，它是三个最重要的易裂变同位素之一（另外两个是铀233和铀235），因此也被用来作为核燃料和核武器的裂变剂。1945年在日本长崎投下的原子弹就是钚制作内核的铀钚弹。钚241也具有高度易裂变性，它和钚239一样，原子核受到慢中子撞击后，容易产生核分裂，释放出能量、伽马射线（γ射线），以及足以支持核连锁反应、进一步促使原子核分裂的中子。
钚241是如何产生？
我们先从铀235说起。铀235是自然界至今唯一能够发生可控裂变的同位素，主要用作核电站反应堆的核燃料，也是制造核武器的主要原料之一。
虽然我们往核电站的反应堆中放入的是铀235，但其实反应堆中正在进行一个制造钚239的过程。
在铀235每次裂变产生的2-3个中子之间平均只有1个中子会引起另一次裂变。其他的中子有一些从反应堆泄露，一些被控制棒或溶解的硼俘获，另外一些被铀238俘获，铀238大约占了燃料的95%。一个铀238的原子在俘获了一个中子后就变成了铀239，不过它并不稳定，经常因为β衰变（一个中子转变成一个质子和一个电子）成为镎239。镎239也是不稳定的，可以通过β衰变成为钚239。因此虽然铀238原子不易发生裂变，但实际上它是正在运行的反应堆中钚239的来源。
钚239是一种比铀235更好的燃料，它从每个裂变中产生更多的能量，并能提供更多的中子。钚239有时会俘获了中子但不产生裂变，而是将其转化为钚240，这个过程可能会持续进行到产生钚241、钚242等。燃料的燃烧度越高，这些更重的钚原子核就会出现得越多。它们会使核武器以不可预测的方式运行，这也是为什么电影中提及的是“钚241”，不是“钚239”。
5克钚就能毒死全人类？
钚对人体有巨大的危害，它的毒性仅次于钋，是世界上毒性第二大的物质。2011年日本大地震之后，福岛第一核电站附近曾检测出核事故泄漏出的钚241，一度引起国际社会的恐慌。
曾有传言说：“一片药片大小的钚足以毒死2亿人，5克的钚足以毒死所有人类”。
其实这种说法是没有任何的科学依据，钚的毒性不像流言所描述的那么可怕。香港无线电视的新闻节目曾引用此谣传，结果被当地监管机构警告，指报道令观众惊恐，未有提供足够证据确保报道准确。
对于钚危害的担忧，更多的是来自于钚的电离辐射能力。钚衰变时会产生α射线。α射线的穿透能力非常弱，在空气中前进几厘米就将能量耗尽。对于环境中的钚并不用太担心。一旦钚进入到人体内，形成的内照射则会对人体有一定的影响。
英国女王伊莉莎白二世访问哈维尔核子实验室时，就曾受邀触摸了一块以塑料包裹的钚环，以亲自体会其温暖的触感。
英国科学家“以身试钚”
一直以来，因为钚的剧毒性，人们谈“钚”色变。只有一个人例外，他就是英国物理学家埃里克·沃里斯。在埃里克·沃里斯长期的学术研究生涯中，他坚持认为钚元素的毒性绝对是被世人妖魔化，实际上它并没有这么可怕。
为了证明这一点，埃里克·沃里斯在1997年将钚元素注入了体内，试验放射性物质在人体内产生的作用。
虽然注射钚后，埃里克·沃里斯的身体机能方面受到了一定的影响，但他没有立即死去，证明了自己观点——钚的副作用并非那么可怕，依然能够好好生活，让人们认清事实，不要误信谣言。不过由于体内的毒素及放射性物质实在太多，埃里克博士受到了英国政府严格的监控，他的排泄物都必须用密封的容器盛放，并且运往专业的放射性物质处理机构进行处理。
2004年，被称为“毒王”的物理狂人埃里克·沃里斯与世长辞。由于埃里克博士体内仍存在钚，他的遗体如何处理成了一大难题。如果遗体进行火化，骨灰的放射性同样严重；如果进行深埋，普通的棺材恐怕不能防止钚外泄。
经过众多科学家的研究和讨论后，决定由政府相关部门用铅打造一口厚约半米的棺材，用以密封隔离埃里克·沃里斯的遗体。棺材的密封口采用特殊的密封工艺，防止他体内的放射性物质污染环境。其后英国政府才将埃里克博士下葬。
全世界“放射性最强”的人走了，他为科学献身的精神永远值得我们敬佩。
参考资料：
最冤枉的化学元素，5克的钚足以毒死所有人类？纯属无稽之谈！
英国科学家往身体里注射钚元素，死后只能用铅棺埋葬
当代居里夫人，把自己变成“毒王”，献身科学后用铅棺埋葬
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