本Valsler

本周,基特·查普曼(Kit Chapman)去寻找适合专业场合的古董钢材。

装备查普曼

1945年7月16日,世界永远地改变了。

Trinity Site爆炸,爆炸后0.016秒,1945年7月16日。图片中所看到的半球最高点大约有200米高。

资料来源:Berlyn Brixner / Los Alamos国家实验室

三一基地,爆炸后0.016秒,1945年7月16日。

当天早上,当地时间5点29分,世界上第一枚核弹“小玩意”在美国白沙导弹靶场被引爆。这次爆炸相当于约2万吨TNT炸药的爆炸,标志着原子时代的诞生,并预示着新时代的到来这是一种四年前发现的化学元素,但由于其巨大的潜力而一直保密。今天,你每年有两天可以参观爆炸遗址——一个被称为三位一体遗址的地方。它是完全安全的——辐射早就消失了,一个小时的访问只会让你暴露在大约一毫雷姆的辐射中。从这个角度来看,世界上每个人每年都会从食物中吸收大约40毫雷姆。

三位一体遗址方尖碑国家历史地标

来源:©Samat Jain, CC-BY-SA 2.0

方尖碑标志着三位一体遗址,现在是国家历史地标

但是,虽然三位一体基地的辐射可能已经消失,但炸弹的爆炸对我们的世界产生了惊人的影响。核武器的使用,从Gadget和广岛和长崎的原子弹爆炸,到整个冷战期间测试的其他核武器,导致世界各地的本底辐射水平上升。今天,我们呼吸的空气中含有放射性核素——元素的放射性同位素,如钴-60——这是502枚核弹爆炸的残留物。虽然这些同位素在空气中的含量非常低,而且完全安全,但它们却产生了奇怪的连锁反应。

铸造厂里的热钢水

来源:©Shutterstock

钢是一种合金而且它是通过在熔炉中冶炼铁以去除杂质而产生的。它非常坚固,制造成本也非常低,因此已经成为建造房屋、船只、汽车、道路、餐具和机械的首选材料。自维多利亚时代以来,炼铁通过两种工艺进行了大规模生产:第一种是贝塞麦工艺,通过向铁水中吹气来去除炉膛中的杂质;后来又采用了使用纯的BOS工艺氧气而是从大气中提取。问题是这两个过程都需要大量的大气气体,这意味着核爆炸留下的放射性核素会污染钢铁。

在大多数情况下,这并不重要。但有时使用具有很少或没有本底辐射的钢材是很重要的:例如,当你在建造盖革计数器或测量辐射水平的医疗设备时,或者在制造带有非常精密传感器的卫星时。为此,你需要低背景钢。这意味着一点循环利用。

铸造厂里的热钢水

来源:©Shutterstock

从理论上讲,可以使用一系列不同的方法来制造低背景钢。但由于这些工艺成本高昂,制造商开始寻找替代方案。答案是显而易见的:他们只需要找到大量1945年以前生产的钢铁。没过多久,人们的注意力就转向了设得兰群岛周围的水域。

拖船与德国驱逐舰g102在斯卡帕流

资料来源:皇家海军,来自帝国战争博物馆的藏品

拖船与德国驱逐舰g102在斯卡帕流

短信拜仁在船尾下沉,沉没在斯卡帕湾

资料来源:皇家海军,来自帝国战争博物馆的藏品

短信拜仁在船尾沉没在斯卡帕湾

第一次世界大战结束时,德国公海舰队被命令到设得兰群岛的斯卡帕湾基地,在那里,无畏舰、战列巡洋舰和驱逐舰预计将移交给英国皇家海军。作为一种挑衅行为,德国人故意击沉了他们在港口的船只,以拒绝英国人的战利品。在此过程中,他们创造了地球上最丰富的低背景钢来源。当然,1945年之前沉没的其他船只也被投入使用。还有战列舰上的盘子Kronprinz威廉最后被送进了苏格兰的一家医院,身上装着战列舰上的装甲印第安纳州去了犹他州和伊利诺伊州的医院,传说美国宇航局甚至用了德国公海舰队的一部分来建造旅行者号太空探测器。

美国宇航局1977年发射的两个相同的旅行者太空探测器旅行者1号和旅行者2号中的一个。

来源:美国国家航空航天局

但低背景钢材的时代即将结束。钴-60是核爆炸中在空气中发现的最常见的放射性同位素,其半衰期约为5.3年。自1963年《部分禁止核试验条约》签订以来,大气层的放射性已经降低,这意味着我们今天制造的钢铁——以及我们希望在未来制造的钢铁——终究越来越适合我们的卫星。

本Valsler

他解释说,核试验和战争如何给我们留下了具有轻度放射性的钢铁,因此我们在海岸和咸海中寻找沉船,作为稳定的钢铁的合适来源,用于卫星和传感器等特殊场合。下周,我们将邀请弗洛伦斯·谢克特为我们锦上添花。

佛罗伦萨Schechter

肉豆蔻是一种很受欢迎的香料,从炖菜、咖喱到一年一度的圣诞蛋酒,都有它的身影。但它的精神活性和潜在的致命性却鲜为人知。是的,你可能认为自己是个好公民,但你厨房的架子上很可能放着一种危险的娱乐性致幻剂。

本Valsler

在下周的播客中发现肉豆蔻素——一种辛辣的致幻剂。在那之前,用常用的方式联系:发邮件chemistryworld@rsc.org推特@chemistryworld.我是本·瓦尔斯勒,感谢收看。