- 美國研究人員成功回收95%愛因斯坦元素和99.93%純度的費米元素。
- 奧克里奇國家實驗室是唯一的鈣佛倫-252生產商，產量極為有限。
- 團隊優化了愛因斯坦和費米元素的分離過程，提升了回收效率。
- 研究有助於未來對費米元素的醫學及工業應用探索。
美國的研究人員成功回收了 95% 的超稀有愛因斯坦元素，並從在鈣佛倫-252 生產中產生的核廢料中提取出近 99.93% 純度的費米元素。這項研究在美國田納西州能源部奧克里奇國家實驗室（ORNL）進行。該團隊正在開發更有效的方式來回收本來將被丟棄的稀有放射性同位素，這些同位素包括伯克利元素、愛因斯坦元素和費米元素。它們是在鈣佛倫-252（Cf-252）的製造過程中作為副產品生成，這些材料的產量極為有限。
一個鈣佛倫-252 的生產過程僅產生毫克級的伯克利-249（Bk-249）、微克級的愛因斯坦-253/254（Es-253/254）和皮克級的費米-257（Fm-257）。然而，這些極小的數量依然需求量很大。 奧克里奇國家實驗室是西方唯一的鈣佛倫-252 生產商。這種釋放中子的放射性同位素被用於多種應用，例如啟動核反應堆。其生產同時也會產生本來會成為廢物的稀有放射性同位素。
針對伯克利-249，科學家們增加了一個額外的分離步驟，以捕獲該同位素，而雜質則會通過。隨後，該過程將黃褐色溶液轉化為更純淨的晶綠色固體。
優化分離過程
在此過程中，Celis-Barros 也優化了從鈣佛倫-252 中分離愛因斯坦-253/254 的方法。根據 ORNL 的報導，在最新的生產活動結束時，該過程在每次分離中回收了 95% 的愛因斯坦元素。“在活動結束時看到這一成就非常令人滿意，”他表示。這一成就將使團隊在 2027 年的下一次鈣佛倫-252 生產活動中能夠更有效地運作。分離這些同位素的挑戰在於，必須從仍可能含有微克級高放射性鈣佛倫-252 的溶液中回收極小的數量。
該團隊還專注於費米-257，由於對這一元素的興趣日益增加。在最新的生產活動中，Celis-Barros 將分離柱中使用的樹脂進行了更換，以改善愛因斯坦-253/254 與費米-257 的分離。“在之前的活動中，並沒有對分離這兩者產生興趣，”這位研究人員表示。根據 ORNL 的說法，最終材料的純度接近 99.93%。Celis-Barros 表示：“我們所做的並不是前所未有的，我們只是試圖簡化並提出更有效的過程，並使工人暴露於更少的輻射。
費米元素的研究潛力
” 團隊現在希望這一過程最終能夠讓費米-257 供應給有興趣研究這一難以捉摸的元素的研究者。這項工作已經為重大發現做出了貢獻。例如，ORNL 生產的伯克利-249 被用於發現元素 117，即特內西納。此外，該實驗室生產的放射性同位素也促成了超重元素 114（弗勒維姆）、115（莫斯科維姆）、116（李弗莫里奧）和 118（奧根森）的發現或確認。
然而，費米元素仍然不為人知。該元素於 1952 年被發現，但重新燃起的科學興趣使其放射性同位素的需求再次上升。ORNL 的研究人員希望未來對費米的研究能揭示其在醫學或工業中的應用。“物理學家們非常感興趣，”Celis-Barros 在一份新聞稿中表示。“他們需要原子來進行實驗。”他們計劃改善回收過程，使這些稀有同位素能夠更多地用於研究。
項目 規格 愛因斯坦元素回收率 95% 費米元素純度 99.93%
回收稀有元素的重要性與未來應用
隨著對稀有放射性同位素需求的增加，回收過程的優化顯得尤為重要。美國奧克里奇國家實驗室的研究不僅提升了愛因斯坦元素和費米元素的回收率，還為未來的科學研究奠定了基礎。這些元素在醫學和工業中的潛在應用，尤其是在新材料和核技術方面，將可能帶來重大的科學突破。隨著技術的進步，這些回收過程的改進將有助於減少核廢料，同時滿足科學界對稀有元素的需求。