科學家重現核火球，發現影響放射性落塵最終化學型態隱藏路徑

核爆炸發生後 1 秒內，極高能量會瞬間汽化周遭物質形成高溫火球，汽化泥土、殘骸與放射性同位素混合，隨風飄散至高空凝結成微小粒子再落回地面後，便稱為放射性落塵（Nuclear fallout），含大量放射性元素。

了解落塵如何形成對核安全評估、事後重建核事件經過、預測放射性物質擴散沉降範圍至關重要，為進一步理解過程，美國勞倫斯利佛摩國家實驗室（LLNL）團隊在嚴格條件下控制鈾、鈰、銫元素蒸發、反應、冷卻行為，發現過去常用的沉降模型可能忽略落塵形成一道重要化學交互作用。

不同元素凝結行為差異巨大

關鍵發現在於銫與鈾、鈰的行為明顯不同。

團隊使用電漿流反應器模擬核火球，並測試 2 種冷卻路徑，一個是溫度隨時間平穩下降，另一個為維持較久高溫再快速冷卻，發現鈾、鈰都比較早凝結成固體，但兩者在不同冷卻路徑下呈現不同化學型態；銫的凝結時間點比鈾、鈰晚，若在高溫環境停留較長時間，銫會更充分混入與其他材料形成的粒子。

這些結果表明放射性落塵的最終化學型態與顆粒組成不單純取決於各元素凝結時間點，還取決於元素冷卻過程彼此互相反應、混合的化學路徑。

以往核輻射落塵模型傾向將不同元素視為各自獨立冷卻凝結，新研究表明冷卻速率與高溫停留時間會改變元素的化學反應路徑與落塵粒子成分，落塵形成不只看「誰先凝結」，還牽涉不同元素在冷卻過程如何互動，藉此改善相對簡化的傳統模型，將有助提升核爆事後鑑識與危害評估。

新論文發表在《Analytical Chemistry》期刊。

• Scientists Recreate a Nuclear Fireball and Uncover Fallout’s Hidden Chemistry
• Scientists Create Miniature Fireballs to Study Fallout From Nuclear Accidents

（首圖來源：勞倫斯利佛摩國家實驗室）