中央人民廣播電臺《中國之聲》:“核能之燈”你聽說過嗎!它能否點亮萬家燈火?
發布時間:2023-02-15 信息來源:
電燈,從19世紀被發明以來,已經走進千家萬戶。但有沒有不使用熱能或電能,就可以讓燈“自主發光”的技術呢?有,這就是“核能之燈”。
近日,中核集團中國原子能科學研究院成功自主研發AIE(聚集誘導發光)同位素光源,其技術性能達到預期設計指標并在應用試驗中工作狀態良好,標志著我國已全面掌握同位素光源研制技術并達到國際先進水平。該研究成果推動我國同位素光源自主研發體系建設向前邁進了一大步,對促進我國同位素技術學科發展、拓展同位素光源應用、打破國外壟斷具有重要意義。
“核能之燈”,究竟是什么原理?
說起近日成功自主研發的聚集誘導發光同位素光源,中核集團原子能院高級工程師、基于聚集誘導效應的同位素輻致發光項目負責人李思杰就聯想到諸葛亮在五丈原所設的“七星燈”。
李思杰:讀過《三國》的人都會有一個幻想,就是希望諸葛亮在五丈原所點的“七星燈”是不滅的……
按照諸葛亮所說,“若七日內主燈不滅,吾壽可增一紀”,多少人看到此處都暗暗祈禱。李思杰說,如果他們研發的這盞“核能之燈”能夠穿越到《三國演義》中,或許“三國歷史”也就此改寫。
李思杰:無論風吹雨打,還是酷熱霜凍、四季更迭,都不會影響它的正常發光,正好符合我們心中諸葛亮需要的那盞不滅“七星燈”。它的工作原理,簡單來說,就是利用放射性物質衰變釋放的射線來轟擊發光材料,材料內的特定原子或分子被激發,電子躍遷到高能級,在電子退激的時候,也就是從高能級躍遷回低能級的時候,釋放出可見光,不同的特定原子或分子釋放出不同顏色的光。
這盞“核能之燈”,能在什么場景使用?
很多朋友會問,自從19世紀最偉大的發明之一——電燈問世后,“長明燈”對人類來講就已然不是奢望;那么,這盞“原子燈”和我們熟知的日光燈,又有哪些區別呢?李思杰說,最大的區別就在于能量傳輸和轉換方式的不同。
李思杰:同位素光源是利用放射性物質衰變產生的粒子來激發熒光材料發光,是不需要外界電源的,可以自發地進行;而日光燈是利用其內部產生的紫外線來激發熒光材料發光,是需要外界電源的。相比較而言,同位素光源更為簡單可靠和小巧,但是亮度不會太高,更適合作為夜間的野外指示光源。
據介紹,這盞“核能之燈”如今還處于科研試制階段,后續,將非常有望推向市場,走進千家萬戶。那么,具體來講,同位素光源可以應用在哪些場景下呢?李思杰說:
李思杰:同位素光源是黑暗條件下小視野指示或照明的自發光光源??梢杂玫降叵滤淼?、礦井、建筑物逃生標志牌的應急指示照明,或者手表、儀表盤的夜光背板?,F在手表的夜光需要靠光能去激發它,把能量儲存在其內部,到晚上釋放出來,持續的時間不會太長,幾個小時就不亮了;而我們的,會性能一直很穩定地亮下去。等這項技術成熟以后,處于豁免活度的同位素光源是能走進千家萬戶的。
“核能之燈”能亮多久?安全嗎?
“一直很穩定地亮下去”,是不是說傳說中真正意義上的“長明燈”就此誕生呢?中核集團原子能院研究員李鑫指出,這種同位素光源制作成功后就一直穩定發光,直到同位素衰變到亮度不可見,或者發光材料的性能降低到不可見為止。而這個期限,至少是十年。
李鑫:在放射性同位素整個衰變周期內,它會一直自發進行放射性衰變來釋放出粒子,這個過程是不會受到外界的任何物理、化學因素的影響而發生改變的,也就是說在10年內整個光源都是會發光的,只是亮度隨著放射性物質的衰變而逐漸降低,10年期限的“長明燈”是很容易實現的。
提到放射性,或許很多朋友又要“談核色變”了。李鑫解釋說,如今我國自主研發的這種聚集誘導發光同位素光源所選擇的特定放射性同位素,產生的輻射極其微弱,不會對人體產生影響。
李鑫:同位素光源的安全我們最為重視,我們使用的是低能的放射性同位素——貝塔衰變的同位素。這種核素衰變的放射性能量,會在發光材料內部全部被吸收,并被轉化成光能。大眾經常接觸到的是x射線和伽馬射線,貝塔粒子的射程會非常短,很容易屏蔽,產生的外輻射非常微弱,使用起來也不會對人體產生危害。
我國同位素光源自主研發由此向前邁進一大步
李鑫指出,他們自主研發出高效聚集誘導發光同位素光源,標志著我國已全面掌握同位素光源研制技術并達到國際先進水平。這項研究成果推動我國同位素光源自主研發體系建設向前邁進了一大步,對促進我國同位素技術學科發展、拓展同位素光源應用、打破國外壟斷具有重要意義。
李鑫:它解決了我們國家同位素光源領域的技術難題,一個就是之前我們的輻光效率轉換還不是太高,第二個就是無法自主化生產,因為國外擁有了同位素光源的商標權和專利權,從材料體系、制備工藝和使用標準上,都是國外說了算。我們創新思路,繞開了國外以無機材料為主體的同位素光源技術路線,以設計和開發輻致聚集誘導有機發光材料為突破口,成功避開了國外專利的束縛,開辟出了一條全新的同位素光源技術路線。
李鑫表示,科研團隊最大的希望,就是讓這項打破國外束縛的研究成果能夠在未來更好服務于大眾。他說,雖然不能做到耀眼奪目,但如果有一個夜晚,抬頭可仰望澹澹星河,遠眺能望見“核能之燈”的熒熒燈火,那將是所有核科技工作者最大的幸福。
李鑫:我們的目標當然是能夠做好,讓更多的人來用。我們會針對新型同位素光源進一步開展應用基礎研究,在可靠性、安全性和穩定性等方面繼續進行測試和驗證,擴展其使用的范圍,形成更多可以應用于廣大民眾的產品。如果條件允許,希望我們自主研發的同位素光源可以在夜晚,點亮我們祖國的每一個角落。