科學(xué)家成功地在單個(gè)粒子內(nèi)檢測(cè)到了氟和各種鈾同位素。

美國能源部橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室(ORNL)的研究人員在核材料探測(cè)方面取得了重大突破。

他們實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)粒子內(nèi)氟和鈾的不同同位素的同時(shí)檢測(cè)。

研究人員在新聞稿中表示，他們成為首批在單個(gè)粒子中同時(shí)檢測(cè)到氟和不同鈾同位素的人。

在同一粒子中檢測(cè)出氟和鈾對(duì)防止核擴(kuò)散工作特別有價(jià)值。氟是將鈾轉(zhuǎn)化為可濃縮形式的關(guān)鍵元素，可用于包括核能在內(nèi)的各種應(yīng)用。

新聞稿指出：“由于氟對(duì)于將鈾轉(zhuǎn)化為適合濃縮的形式至關(guān)重要，因此將兩種元素結(jié)合在一起可能有助于國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)的檢查人員確定核材料的預(yù)期用途。”

兩種技術(shù)的整合

由ORNL的 Benjamin Manard領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)采用這種創(chuàng)新方法分析了 40 個(gè)粒子。每個(gè)粒子的大小與紅細(xì)胞相當(dāng)，分析在五分鐘內(nèi)完成。

通過整合兩種技術(shù)實(shí)現(xiàn)了快速分析：激光誘導(dǎo)擊穿光譜 (LIBS) 和激光燒蝕多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜 (ICP-MS)。

第一種技術(shù) LIBS 使用激光蒸發(fā)樣品，產(chǎn)生等離子體。等離子體發(fā)出的光有助于識(shí)別氟等元素。

同時(shí)，第二種技術(shù) ICP-MS 使用氦氣將等離子體掃入質(zhì)譜儀。這種質(zhì)譜儀被加熱到極高的溫度，有助于識(shí)別鈾同位素。

LIBS 告訴我們粒子中是否含有氟以及氟含量，而 ICP-MS 告訴我們存在的所有鈾同位素。Manard 解釋說，這種集成設(shè)備是一站式服務(wù)，可同時(shí)測(cè)量氟和鈾同位素。

氟化鈾酰的鑒別

通過這種方法鑒定出的一個(gè)重要指標(biāo)是氟化鈾酰，它是一種由鈾、氧和氟組成的化合物。

氟化鈾酰的檢測(cè)可以指示特定的核過程，使其成為核不擴(kuò)散的重點(diǎn)。

ORNL 合著者 Brian Ticknor強(qiáng)調(diào)說： “能夠確定氟和鈾的含量可以為您提供有關(guān)該粒子來自何處、產(chǎn)生該粒子的過程以及這些過程發(fā)生時(shí)間的更多信息。”

潛在的應(yīng)用和未來的研究

雖然該技術(shù)最初是為了國家安全應(yīng)用而開發(fā)的，但研究人員也看到了其在其他領(lǐng)域的廣泛潛在用途。

蒂克諾斷言，這種方法可能有助于電池技術(shù)、核反應(yīng)堆燃料的開發(fā)以及環(huán)境科學(xué)的突破，例如了解微塑料如何在自然環(huán)境中移動(dòng)并最終降解。

研究團(tuán)隊(duì)渴望進(jìn)一步探索這項(xiàng)技術(shù)的能力。“如果我們能夠區(qū)分其他類型的鈾化合物，那將是非常酷和有趣的事情，”馬納德強(qiáng)調(diào)說。