米拉Senthilingam

本周的金牛座将带我们深入外太空。

理查德Corfield

超铀元素是一组元素中的一员,除了而且-不会在地球上自然发生。Curium是一种坚硬、易碎的银色放射性金属,会慢慢失去光泽,只能在核反应堆中产生。1944年,格伦·T·西博格、拉尔夫·A·詹姆斯和阿尔伯特·吉奥索在美国伯克利大学的60英寸回旋加速器中用阿尔法粒子轰击239Pu,产生了242Cu的同位素。就像另一种合成元素,在美国,发现curium与发现curium时西博格和他的团队正在进行的曼哈顿计划密切相关。这意味着,在战争结束之前,无论是curium还是americium都不能向世界宣布。1945年11月,西博格在美国电视节目《Quiz Kids》中公布了他们的发现,而就在五天前,美国化学学会的一次会议正式公布了这些新元素。

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玛丽·居里(1867 - 1934)和皮埃尔·居里(1859 - 1906)

Curium的命名是为了纪念皮埃尔·居里和玛丽·居里夫妇,他们在19世纪的最后几天开创了放射性研究的先河。已知存在19种放射性同位素,其中第一种242Cu在1947年以氢氧根形式分离出来,1951年以单质形式分离出来。最稳定的放射性同位素是247Cm,其半衰期为1.56 x 107年。248Cm的半衰期为3.40 x 105250Cm的半衰期为9000年,245Cm的半衰期为8500年。所有剩余的放射性同位素的半衰期都小于30年,其中大多数的半衰期都小于一个月。

Curium有两个主要用途:作为卫星、深空探测器、行星表面探测器和心脏起搏器上的放射性同位素热发生器(rtg)的燃料,以及作为alpha粒子x射线光谱测定的alpha发射器,尤其在太空应用中。

元素周期表- 96 - Curium

来源:©Shutterstock

rtg是通过放射性衰变产生能量的发电机。通常,通过一系列热电偶,合适的放射性物质衰变所释放的热量会通过塞贝克效应(即在两种不同金属之间的连接处产生电流)转化为电能。然而,在某些情况下,如火星探测车,电力是直接用于加热车辆。为了航天用途,燃料必须具有足够的放射性,以每单位质量和体积产生大量的能量。每克242Cu从放射性衰变中产生约3W的热能,这与其他放射性同位素热发生器应用中常用的钚和镅源相比是有利的。

美国宇航局好奇号火星探测器的自画像

资料来源:©NASA/JPL-Caltech/MSSS

阿尔法粒子x射线光谱仪(APXS)是一种从反向散射的阿尔法粒子中分析样品化学元素组成的设备。利用卢瑟福关于核能守恒和线性动量的计算,可以计算出阿尔法粒子撞击原子核的质量,并由此计算出所分析物质的能谱。阿尔法粒子x射线光谱仪往往仅限于太空任务所需的化学分析,因为尽管curium既紧凑又节能,但它也是一种危险的放射性物质。APXSs在太空探索中有着悠久的历史,首次使用是在后来的勘测者(勘测者5-7)任务中,即阿波罗登月之前。自从勘测者号以来,阿尔法粒子分析仪已经被包括在许多其他任务中,包括火星探路者号、火星96号、罗塞塔号对67号彗星的探测任务以及火星探测漫游者号。

回到地球上,今天在环境中发现的大多数curium都是由核武器的大气试验产生的,这种试验在1980年在全球范围内停止了。在武器生产设施的事故中,出现了更多局部的curium污染。

如前所述,curium是危险的。它集中在骨髓中,由于其显著的α活性可以诱发癌症。尽管它稀有且危险,但在一场全球冲突中首次合成的元素似乎是合适的,这场冲突见证了有朝一日将我们带到月球及更远地方的运载工具的发展,如今它对太空探索如此关键,不仅为我们的机器人先驱提供了动力,而且还提供了分析外星物质的能力。

米拉Senthilingam

所以,这是太空探索领域的一个关键因素。这是科学作家理查德·科菲尔德为我们带来的curium的放射性化学。下周,以元素周期表的创造者命名的元素。

海莉桦木

门捷列夫在俄国长大,他是那种似乎不能坚持一门学科的人,他在担任俄罗斯度量衡研究所所长的同时,也参与了俄罗斯石油工业的发展。综上所述,他在视察一家奶酪工厂的同一天想出了元素周期表,这也许就不足为奇了。

米拉Senthilingam

所以,他是一个多任务处理者。为了找出以门捷列夫命名的元素的产生、化学过程和历史,,在下周的化学元素中加入海莉·伯奇。在那之前,我是Meera Senthilingam,感谢大家的收听。