為核安全鑄劍
——記蘭州大學核科學與技術學院教授史克亮

范佳樂

史克亮

核能的開發和利用是當今世界解決能源短缺問題的首選途徑。然而，在核燃料循環過程中，往往會產生大量含有強放射性、高毒性及較長壽命的放射性核素。雖然經過特殊處理和處置，在正常情況下它們不會對人類生活環境產生影響，但隨著時間推移，尤其是一些突發事件的發生，這些放射性核素會通過不同介質經土壤、大氣等進入生物圈而影響人們的生活環境，甚至威脅人類的健康。蘭州大學核科學與技術學院教授史克亮的工作就是立足國家核安全，開展環境中放射性核素的分析研究。多年來，他已經在環境樣品前處理、典型放射性核素分離純化及質譜測量等方面積累了豐富經驗。

放化分析，大有可為

2002年，史克亮考入蘭州大學，本科畢業后在母校又繼續攻讀了碩士和博士。從進入蘭大開始，他就把全部精力投入到放射化學領域，研究環境中低水平放射性核素的分析和檢測方法，為國家核安全護航。

“從核安全的角度來說，這些放射性核素一旦釋放到環境中，就需要對其進行監測分析。因為大多數放射性核素的半衰期都很長，一旦它們遷移到人類居住的地方，就會形成長期的放射性污染，對人類的健康生活產生影響。因此，我們的研究就是要對所釋放的放射性核素進行監測，評價其污染程度。”甫一見到記者，史克亮就開門見山講起他做了十多年的研究工作。

通過海藻分析锝-99的含量、分布，及其對環境的污染評價，是他做的第一個國家自然科學基金項目。锝-99是長壽命放射性核素，它的裂變產額較高。史克亮和團隊把研究焦點放在海藻樣品上。鑒于锝-99能被海藻高度富集的特點，史克亮帶領團隊，集中研究了海藻樣品中锝-99的準確測定及快速分析方法，同時就海藻中锝-99的存在形態進行了探究，建立了相應的分析流程。針對熱不穩定的特點，史克亮的研究還聚焦了固體樣品灰化及溶液蒸發過程中锝的損失，并優化了相應的灰化及蒸發條件。最終，史克亮的研究團隊通過生物化學分離和ICP-MS測量相結合，實現了環境海藻樣品中锝的形態分析，建立了海藻中不同化學形態锝的分析流程。

锝-99的研究不僅僅在于獲得了分析流程和分析方法，更是首次采用質譜測量的方法對形態進行分析。也因此，史克亮開辟了一個新的研究領域。“以前測濃度手段有限，就是測不了很低。所以說，關注總量更多。現在，我們發現除了關注總量以外，形態是非常重要的。以鉻元素為例，它屬于重金屬，重金屬的污染近年來備受關注，但形態不同（包括化合價），它的毒性也有差異，一般來講，3價鉻的毒性比較弱，而6價鉻有很高的毒性。如果一個地方的鉻是以3價存在的，它的影響或者毒性就是有限的。如果它變成6價，那么它的毒性就成倍增加了。所以說，形態很重要。”

在核科學領域跋涉，史克亮牢記的是“為國家核安全鑄好劍”。所以，他總是在努力向前，探索最新的方法，尋找最快的路徑。

童話王國，圓夢南極

2009年，史克亮遠赴丹麥技術大學里瑟國家實驗室學習，英語卻讓他很頭疼。但是，里瑟國家實驗室是由丹麥著名量子力學專家、諾貝爾獎得主玻爾創立的，其在放射性生態分析方面走在世界前列，研究方向包括環境放射性、放射性生態、輻射防護等，對大氣顆粒物、降雨、湖水、河水、海水、海洋沉淀物、土壤、植物、食品等進行長期監測和研究，具有豐富的經驗。史克亮決定一試！

第一次走出國門，他感覺到的都是新鮮。而在實驗室學習、研究以及與老師、同學們相處的過程中，他的語言能力也在不知不覺中得到了提高。在里瑟國家實驗室，史克亮最欣慰的是，“完全沒有人干擾。如果你有想法，你就可以按照你的思路，高效率地完成”。3年時間，在放射分析領域，史克亮閱讀了大量的文獻資料，進行了各種調研，也思考了很多問題。為之后的研究，打下了堅實的基礎。

就在攻讀博士期間，又一個機會來臨。這次，史克亮要去南極參加科考。這是由美國國家科學基金會和瑞典研究委員會聯合資助的花費數百萬美元的阿蒙森海波利尼亞國際研究考察項目的開始。史克亮是46名科研人員之一，此次科考的目的之一是研究人類核活動對南極的影響。他們選擇以碘-129為研究對象，“這源于兩點：一是碘-129的裂變產額高；二是碘-129大多以氣體釋放”。據史克亮介紹，目前環境中碘-129的來源主要是人類核活動，通過乏燃料后處理目前已經向環境釋放了約6100千克的碘-129。而碘具有親生物性，可與自然界中的各種有機化合物高度融合，因此研究其對于南極環境的影響意義重大。

繞著南極圈航行，史克亮的主要任務是采集水樣和空氣樣，目的是考察采樣區域內的水和空氣有沒有被污染。“去南極之前，我想象中那里應是一片冰天雪地，但到了才發現，實際情況跟我想象的有很大差距。在極地周圍，有些區域也是藍天碧水，可能是夏天的緣故，有時候遇到晴天，太陽光相當強，感覺比丹麥的冬天要舒服。”史克亮邊介紹，邊拿出當年科考時的照片。

“這是我第一次見到冰山。在汪洋大海中，突然聳立起一座冰山，太奇妙了。冰山還沒看夠，海豹又出現了。看著它們一副懶洋洋的樣子，好像在向我們透露一個信號——它們才是那里的主人！”那是一段愉快的時光，雖然時不時有暈船的困擾，但“痛并快樂著”。

南極之旅，史克亮收獲頗豐。

跟學生做實驗

設施退役，并非終點

回到蘭州大學后，復雜基體中關鍵放射性核素及其化學形態分析研究和放射性核素在固/液界面上的吸附和遷移行為研究是史克亮的兩個主要研究方向。近年，隨著核設施退役成為熱門話題，史克亮的研究中，又增加了一項內容——核設施退役中的放射分析技術研究。

史克亮說：“核設施的壽命，一般只有幾十年。時間到了，就需要進行處理。處理不是說把乏燃料進行處理，而原來的設施就在那里放著不管。那樣，很多年過去了，地球上就會出現越來越多的廢舊核設施，嚴重影響環境安全。所以，核設施退役，是要把相關的設施拆除處理，最后變成一塊能夠再次使用的空間。”

對完成歷史使命的核設施來說，退役是終點。但對核設施退役及放射性廢物治理而言，又是一個重要研究方向的起點。在核設施退役研究中，史克亮的任務是建立不同基體中典型放射性核素的快速、準確分析方法，為核設施退役安全評價標準的制定貢獻力量。

為了建立放射性核素的快速分析流程，史克亮將硒-79、鍶-90、锝-99等重點核素納入研究視野，開展了硒-79、鍶-90、锝-99在環境土壤、沉積物、水體中的放化分析研究。史克亮介紹：“從這3個核素來看，硒和锝是長壽命裂變產物，因它們較長的半衰期及較高的遷移能力，在放射性核素的安全評價過程中備受關注。鍶是重要的核裂變產物，半衰期為28年，裂變產高達5.9%，大量存在于輻照后的乏燃料中，也是核設施退役過程中普遍關注的放射性核素。”

研究中，史克亮帶領團隊研究不同的樣品前處理技術，在縮短預處理時間的同時，力求得到高的化學回收率。在目標放射性核素分離、純化過程中，他們將傳統分離手段和現代分離技術相結合，通過搭建自動分離系統，提高了分離效率，避免了大量有毒試劑的使用，減少了人員直接操作放射性的時間。同時，結合電感耦合等離子質譜測量時間短、分析檢測限低等優點，建立了系列針對低水平環境樣品及事故情況下放射性核素的快速、準確分析流程，部分已用于涉核企業的實際工藝分析中。

涉及核安全，史克亮所能做的，就是盡最大努力做好準備，“召之即來，來之能戰，戰之能勝，為國效力”。