在日常生活中,当日光灯上缺少启辉器时「日常生活中奇妙的发现」

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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（见图1）。

图1：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2：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。

应用

镅是唯一一种进入日常应用的人造元素，比如常见的离子烟雾探测器就是使用二氧化镅（241Am）来作为电离辐射源的。一个新的烟雾探测器一般装有1微居里（37 kBq）的镅，亦即0.28微克。这一量随着镅衰变为镎-237而逐渐减少，而镎-237是一种半衰期很长的超铀元素（约214万年半衰期）。探测器内的镅半衰期为432.2年，因此在19年后就含有3%的镎，32年后则有5%的镎。

图3：含镅烟雾探测器的外部和内部。图左上标签译文："警告，放射性物质，1.0 μ Cl 37k Bq

另外，镅也常用在一些光谱仪表中，或用作中子源。

由于241Am的半衰期比238Pu的高很多（432.2年相比87年），因此有人提出用它作为放射性同位素热电机里的主要元素，可用于太空船上。但镅产生较少的热量及电力：241Am的功率为114.7 mW/g，243Am 的功率为6.31 mW/g。 (cf. 390 mW/g for 238Pu)镅的中子辐射还会对人类造成更大的伤害。

欧洲航天局（ESA）有计划在其太空探测器中使用镅元素。他们资助了英国国家核能实验室（NNL）和莱斯特大学（University of Leicester）共同研究利用镅元素来发电的项目。并且在最近取得了一定成果。

据世界核能新闻网5月3日的报道，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。

图4：利用镅点亮的第一只灯泡。

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。

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。

安全性

镅的放射性很高，所以镅金属和镅化合物都只能在特殊的实验室中用特别的设备处理。虽然大部分镅的同位素都只释放α粒子，使用很薄的普通材质就能隔除，但是这些同位素的衰变产物却会产生伽马射线和中子，它们的穿透性就强得多了，危害性也强多了。

一旦进食，镅会在几天内排出体外，只有0.05%会进入血液。血液中的镅有45%进入肝脏，45%进入骨骼，剩下的10%则排出体外。肝脏对镅的吸收因人而异，并岁年龄的增大而加强。在骨骼里的镅，首先沉积于皮层和小梁表面，并逐渐分散到整个骨骼。同位素241Am在骨骼里的生物半衰期为50年，在肝脏中则是20年，但会永久停留在性腺（睾丸或卵巢）当中。所有在体内的镅都会因放射性而致癌。

弃置的烟雾探测器会连同里面的镅进入垃圾堆填区。大多数地区有关弃置镅元素的规定都较为宽松。在美国，有一位童子军曾收集多个烟雾探测器当中的镅，并试图建造增殖核反应堆。