科學家成功地在單個粒子內(nèi)檢測到了氟和各種鈾同位素。

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

他們實現(xiàn)了對單個粒子內(nèi)氟和鈾的不同同位素的同時檢測。

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

在同一粒子中檢測出氟和鈾對防止核擴散工作特別有價值。氟是將鈾轉化為可濃縮形式的關鍵元素，可用于包括核能在內(nèi)的各種應用。

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

兩種技術的整合

由ORNL的 Benjamin Manard領導的研究團隊采用這種創(chuàng)新方法分析了 40 個粒子。每個粒子的大小與紅細胞相當，分析在五分鐘內(nèi)完成。

通過整合兩種技術實現(xiàn)了快速分析：激光誘導擊穿光譜 (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 LIBS 使用激光蒸發(fā)樣品，產(chǎn)生等離子體。等離子體發(fā)出的光有助于識別氟等元素。

同時，第二種技術 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，這種集成設備是一站式服務，可同時測量氟和鈾同位素。

氟化鈾酰的鑒別

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

氟化鈾酰的檢測可以指示特定的核過程，使其成為核不擴散的重點。

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

潛在的應用和未來的研究

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

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

研究團隊渴望進一步探索這項技術的能力。“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，”馬納德強調(diào)說。