全球年产量仅克级，98号元素锎有什么用？它是暗夜中的中子火炬

2025-07-03 10:33科技之最

锎是诞生于1950年加州大学伯克利实验室的回旋加速器中的元素（由西博格团队合成），其名源自发现地“加利福尼亚”，象征着人类拓展元素周期表边疆的雄心。

作为第98号元素，锎不仅填补了超铀元素的序列，更以其独特的物理特性，尤其是无与伦比的中子源能力，在多个尖端领域点亮了不可替代的科技之光。锎最耀眼的光芒，源自其同位素锎-252。它无需外界触发，自身便可通过自发裂变释放海量中子。

每毫克锎-252每秒可喷涌约2.34亿个中子，其效率远超传统镅-铍或钚-铍中子源数个量级。

这种“自给自足”的澎湃中子流，使锎-252成为当今世界最强大的便携式中子发生器，彻底重塑了中子应用的面貌。在医学领域，传统放疗如X射线或γ射线依赖氧自由基杀伤癌细胞，但实体瘤内部常存在乏氧区域，成为治疗的顽固堡垒。锎-252释放的中子却拥有“破甲”奇效——中子与癌细胞内原子核碰撞产生的反冲质子等次级粒子，对氧依赖性极低，能高效穿透乏氧区域，直接粉碎肿瘤细胞的DNA双链。

这种“中子近距离治疗”技术将纤细的锎源精准置入肿瘤内部，实现高剂量、低旁损的“定点爆破”，为宫颈癌、前列腺癌等难治性肿瘤患者点燃新的希望。

工业领域的无损检测也因锎而更精准深邃。当X射线擅长探测重金属，但在面对轻元素如氢、碳、氧却近乎“隐形”。锎-252的中子射线照相术则能洞察这些“透明”物质的内部结构，这是因为中子与轻原子核作用截面更大，使其在检测含氢材料（如水分、塑料、炸药）、航空复合材料粘接缺陷、甚至密闭容器内部腐蚀状况时独具慧眼。

其强大的穿透力能揭示重型铸件内部的气孔、夹杂，为关键设备的安全运行构筑坚实防线。

在核能的心脏——反应堆启动阶段，锎-252亦是不可或缺的“点火石”。新堆装料后需可靠引入初始中子以触发可控链式反应。锎源体积极小却中子通量极高，可灵活安置于堆芯特定位置，作为稳定可靠的“中子源”，确保反应堆安全平稳地跨过临界点。

它的存在大幅降低了启动风险与复杂性。

在物质科学的前沿，锎释放的高通量中子流是探索材料微观结构的利器——中子衍射技术利用中子波的干涉现象，能清晰解析晶体中轻元素（如锂、氢）的位置与动态，助力新型电池材料、高温超导体的研发。在基础物理领域，锎同位素本身即是研究超重元素稳定岛理论、探索核素极限的珍贵样本。更有甚者，它被用作轰击靶材，在合成原子序数更高的新元素（如118号元素Og）的征程中扮演关键角色。

然而，锎的璀璨与其稀缺性相伴而生。

它无法天然存在，仅能通过高通量反应堆长时间辐照钚-239等重元素靶材微量生成，提纯过程复杂危险，导致全球年产量仅克级，价格堪比黄金数十倍。正因如此，锎的应用始终被严格限定在那些无可替代、效益显著的关键场景。科学家们也在探索替代方案，如研发强流加速器中子源，但锎-252在便携性、能谱特性上的独特优势短期内仍难被完全超越。