再訪廣島

【德】麥考·帕默  著

郎倫友  譯

第三章  第一節

3.1 土壤樣品中的鈾同位素

   除了鈾235和鈾238，鈾還有幾種低豐度的同位素，但它們對了解在廣島到底發生了什麼或沒有發生什麼還是有價值的。阪口等人【57】檢測到了鈾236的豐度，是由中子俘獲形成的，而不是由於發生裂變。然而一個複雜的因素是，鈾236還可以通過鈈240的放射性衰變生成，鈈240是鈈的第二豐度的同位素。由於鈾236的衰變非常緩慢，所以比活度低，在這項研究中需要採用質譜分析法。

   從對炸彈的規格、鈾235濃縮的程度、輻射量的估計出發，作者們估計在爆炸中應該有69克鈾236生成，並且開始在受黑雨影響的區域進行尋找。（腳註2）在這一點上，你沒有聽他們說發現了鈾235，可能不會感到意外；更確切的說，他們發現了一些鈾236，但在與鈈的水平以及從被認為沒有受到“小男孩”影響的日本對照區採集的樣品進行對照後，他們斷定所有的鈾236肯定都是來自地球的放射性塵埃。為了解釋這個缺乏說服力的論點，他們假設黑雨只是傳播了很小一部分在轟炸中產生的放射性物質。（腳註3）

   天然鈾的主要成分鈾238經過α-衰變，緊接着是兩次連續的β-衰變；這些衰變產生鈾234  。鈾238的半衰期非常長（44.7億年），而鈾234的半衰期相對來講比較短（24.6萬年）。在穩定的情況下，鈾234的衰變速度與它通過鈾238衰變而產生的速度是一樣的（見2.3.3一節）。因此，如果我們把一個天然鈾樣品放入一台輻射計量器里，測量得出的這兩種同位素的活性應該相等。然而這種關係應該與濃縮鈾的關係是不同的，不管怎麼說，濃縮鈾據信是用於廣島的炸彈的。因為鈾234與鈾235的原子在重量上接近，所以這兩種同位素加在一起是比鈾238富集的。假設在廣島的炸彈里，鈾234像鈾235一樣被濃縮到它的自然豐度的100倍以上，而鈾238減少5倍，炸彈材料鈾234的活性（不是豐度）就應該超過鈾238的活性大約500倍。因此鈾234/鈾238兩者的活性比對於殘餘的炸彈用鈾的探查就應該是一個非常敏感的問題。

     高田等人【56】對於這種探查方法進行了非常細緻的研究，樣品也是取自黑雨地區的土壤。這項研究令人特別感興趣的是嘗試從構成自然背景的鈾中化學分離了炸彈產生的鈾。炸彈的放射性塵埃應該只附着在固體礦物質的表面。與此相反，礦物本身的鈾應該存在於礦物質內部。因此為了獲取放射性塵埃，固體樣品是用稀酸進行輕輕的浸洗的，這種稀酸應該只能從礦物顆粒表面脫下薄薄的表層；然後再用濃酸溶解殘渣，回收背景物質。

   在用稀酸回收的那部分中，鈾234的活性的確超過了鈾238的活性——但只有大約1.15倍；相比之下，對於高濃縮的原子彈用純鈾來講，預計這個倍數應該約為500  。這個微小的超出只是在黑雨地區的樣品中檢測到的，不是用從黑雨區之外的控制區採集的樣品。（腳註4）在原子彈用的純鈾中，鈾235的活性應該超過鈾238大約30倍，但在所有的樣品中仍然非常低。（見圖3.2）

圖3.2  用0.1N（當量濃度）硝酸從土壤樣品中萃取的鈾的α-射線光譜

（引自高田等人的著作【56】）

Counts per channel:每個通道的數量；channel number：通道編號

Control area E SE-6km：對照區（東東南6千米）；"black rain" area N WN-6km:黑雨區（西北 北6千米）

由不同的鈾同位素釋放的α-粒子，根據它們的能量特徵加以區分，這種區分與X軸的“通道”相對應；每一種同位素的豐度用峰值以下的面積（不是峰值的高度）來表示。詳見原文。

   正如我們以前提到的四十萬等人【6】的研究一樣（見1.2一節），我們有了由天然鈾的同位素分布產生的很小但很明顯的偏差的證據；這兩項研究具有基本相同的重要性。原則上有兩種解釋——換句話說，不是極少量的高濃縮炸彈鈾被自然背景沖淡得幾乎為零，就是在擴散的人工材料中鈾235程度比所聲稱的低許多。高田即使通過採取措施把鈾濃縮到炸彈用的級別，但也未能檢測到更高的濃縮程度，顯然這妨礙了採取第二種選擇。

   考慮到這份證據，以及當時一般的技術水平，（見下文3.5一節）我確信在廣島並沒有釋放高濃縮的鈾235 。然而這裡是如何證明我是錯的：採集一份原始冰川的樣品，檢測它的鈾235 和鈾238 。這是對從加拿大埃爾斯米爾島的樣品做過的銫和鈈的分析，該分析聲稱可以從1945年形成的冰層中檢測到長崎原子彈的痕跡。【58】這樣的一份樣品應該基本上是沒有陸地背景的，用高靈敏度的質譜分析法，“小男孩”的同位素特徵應該是明白無誤的。（腳註5）

【腳註】

2：注意，未裂變的鈾235比這種鈾236的數量幾乎多上千倍，這些鈾235應該是分散在鈾236附近的，因此也在這項研究中被檢測到。所以值得注意的是，這些作者們根本沒有說明他們的樣品中是否存在鈾235  。

3：這些作者在該對照區還發現了總量比在廣島發現的高兩倍的放射性塵埃。有這方面常識的讀者肯定會理解這一章所闡述的內容，並跳過本章的其餘部分，但沒有這方面常識的讀者則必須硬着頭皮讀下去。

4：正如高田等人【56】所指出的，這個真實的比率的測定由於土壤類型不同而使這兩種同位素的細小差別變得很複雜，這是由於溶解度的不同引起的。不過，在本書中，這個細小的差別是無關緊要的。

5：少量的灰塵是存在的，所包含的自然鈾可能使同位素的比重降到80%以下；但它應該比土壤中的比重高。