撰文 | 蘇澄宇
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2021年1月9日11點15分左右,一陣突如其來的緊急廣播,打破了新澤西一所高中的寧靜。 “全校立即疏散——請有序撤離教學樓!”
事發現場丨Chris LaChall/Courier-Post
學生們面面相覷,老師神色凝重。幾分鐘內,整個學校的人群涌向操場。緊接著,警車、消防車、以及一輛寫著“Hazardous Materials Unit”(危險品處理組)的卡車呼嘯而至。
事發現場丨Chris LaChall/Courier-Post
一個消息在學生中悄然傳開:有人帶進了“放射性物質”。
事發現場丨:Chris LaChall/Courier-Post
而引發這一系列恐慌的,竟是一個學生帶的一塊小瓷片,一塊從家里帶來的、碎了邊的古董盤子。
幾天前,他收到了一件圣誕禮物——一臺蓋革計(Geiger Counter),用于測量放射性。他是個酷愛科學的孩子,看到儀器上那跳動的數值,會忍不住想繼續探索。
他和父母特意跑到古董店,找來了這塊盤子——費斯塔 (Fiestaware),一種20世紀生產的彩色瓷器。它是由 Homer Laughlin China 公司生產的彩色餐具,以其藝術裝飾風格和鮮艷的顏色而聞名,尤其是其標志性的橙紅色。
圖源:Funranium Labs
為了讓瓷器的橙紅色更加明亮,在釉料中使用了鈾氧化物(如 UO? 或 U?O?)。
這種做法在20世紀早期至中期很常見,因為鈾化合物能為陶瓷和玻璃制品提供鮮艷的顏色,如黃色、綠色和紅色,而其中又以紅色最突出。
之所以可以讓紅色更明亮,是因為鈾氧化物是一種強效的著色劑,其獨特的電子結構使其能夠吸收和發射特定波長的光。
費斯塔"放射紅"收藏系列丨yesterdaysnews
研究表明,鈾氧化物在可見光范圍內(400-700 納米)的吸收峰集中在藍色區域(400-500 納米),反射出紅橙光(600-700 納米),這一特性源于其電子躍遷和配體-金屬電荷轉移效應。
這一光譜特性解釋了為何鈾氧化物被廣泛用于生產鮮艷的黃色、橙色和紅色陶瓷。相比其他著色劑,鈾氧化物能提供更明亮、更飽和的暖色調。
工人在窯中運送瓷器丨yesterdaysnews
另外,在陶瓷燒制過程中(通常在 800-1400°C),鈾氧化物具有良好的熱穩定性,能夠融入釉料的玻璃基質中而不分解。它在高溫下形成均勻的分散狀態,使顏色分布一致且持久。這種穩定性確保了釉料在冷卻后仍能保持明亮的視覺效果,而不像一些有機染料或不穩定的金屬氧化物會因高溫退色。
根據過往研究,鈾氧化物在釉料中的濃度和燒制條件直接影響顏色強度,濃度越高,顏色越飽和。
這系列瓷器中其他顏色如象牙白也可能含有微量鈾,但紅色通常放射性最強。
1938 年彩色費斯塔陶瓷廣告丨yesterdaysnews
1944年,第二次世界大戰改變了費斯塔瓷盤的命運。由于鈾被美國政府征用用于曼哈頓計劃,紅色款式的生產被迫中止。雖然其他顏色繼續生產,但缺少標志性紅色的產品線明顯削弱了其市場吸引力。
1951 年推出的費斯塔新色系丨yesterdaysnews
戰后,隨著鈾資源的可獲得性恢復,公司于1959年使用貧化鈾(放射性較低的鈾副產品)重新推出紅色費斯塔瓷盤。這一舉措迎合了消費者的懷舊需求,同時保持了品牌的標志性特色。
1947 年和鈾相關的健康宣傳海報丨yesterdaysnews
1969年,產品線更名為“Fiesta Ironstone”,形狀略作調整,并新增顏色以適應家居裝飾潮流。然而,含鈾釉料的潛在健康風險逐漸引起關注,生產工藝雖有改進,但公眾對放射性物質的認知正在發生變化。
1973年,費斯塔瓷盤因多重因素全面停產,包括對鈾釉料健康風險的擔憂、市場競爭加劇以及美國對含放射性消費品監管的日益嚴格。雖然在1986年后費斯塔瓷盤重新生產,不過此時的紅色瓷器再也沒有任何鈾原料了,含鈾的紅色費斯塔永遠成為歷史。
圖源:Fiesta Factory Direct
那問題來了,含鈾的盤子會有危險嗎?
研究顯示,紅色盤子的鈾含量可達重量20%,約4.5克,輻射暴露率在3-10毫倫琴/小時(mR/h,30-100 μGy/h)。日常使用可能導致每年0.4毫希沃特(mSv)的有效劑量,低于平均背景輻射(約3 mSv/年)。
然而,更大的風險來自鈾浸出到食物中,尤其是在餐具有裂紋或破損時。研究估計,日常使用紅色陶瓷茶杯可能導致嘴唇每年吸收400毫倫琴(4 mSv),手指1200毫倫琴(12 mSv),并可能增加胃腸道腫瘤和癌癥風險。美國環保署建議避免使用 Fiestaware 盛放食物或飲料,以降低健康風險。
回到事件本身,這名學生在網上查到,這類瓷器雖然帶有微量放射性,但已被科學界廣泛用于教學和公眾演示,甚至能作為蓋革計的測試工具。
正在用蓋革計數器測試古董盤子丨youtube
他帶到學校,原本只想給科學老師展示一下實驗結果。他以為那只是一場普通的科學小演示——卻沒想到會引發這么大的風波。
消息傳出后,輿論一度緊張。盡管校方后來澄清,這次疏散是“預防性行為”,現場沒有任何人受傷,檢測也未發現危險暴露,但這位學生是否應當為“帶放射性物質進校園”承擔后果,成了外界關注的焦點。
但幾天后,一封來自科學界的聯名信改變了風向。
由加州大學伯克利分校的核工程研究生Jake Hecla發起,45位來自核能、物理、工程與國家安全領域的科學家聯名上書校方及地方檢察機關,為這位學生發聲。
他們在信中寫道:
“我們堅信,這位學生的行為出于科學探索的興趣,絕不應受到懲罰。費斯塔瓷盤是常見的家用瓷器,它的放射性遠低于危險標準,常用于教育演示?!?/p>
這封聯名信 丨burlingtoncountytimes
科學家們擔憂,如果對這類行為予以懲罰,反而會打擊青少年對科學的興趣,甚至阻斷他們動手實踐、探索世界的好奇心。
“世界需要更多懷有熱情、愿意動手的年輕工程師和科學家。我們應該鼓勵他們,而不是懲罰他們?!?/p>
這封信最終送到了校長Robert Fisicaro手中。雖然他拒絕對信件內容做出回應,但在發給家長的通知中,他確認學校當天確實沒有遭遇任何真正的威脅,疏散是出于謹慎考慮。最終,檢方并未對這名學生提出任何指控。
參考文獻
[1]《Fiestaware (ca. 1930s) | Museum of Radiation and Radioactivity》
[2]《Systematic Radiological Assessment of Exemptions for Source and Byproduct Materials (NUREG-1717)》
[3] 《Dose Rate Measurements in the Beta-Photon Radiation Field from UO? Pellets and Glazed Ceramics Containing Uranium》(Piesch et al., 1986)
[4]https://www.orau.org/health-physics-museum/collection/consumer/ceramics/fiestaware.html
[5]https://www.burlingtoncountytimes.com/story/news/2021/01/11/scientists-back-haddon-twp-youth-who-brought-radioactive-plate-school/6625767002/
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