防走失，電梯直達(dá)
來(lái)源：把科學(xué)帶回家
作者：蘇澄宇
（圖源：網(wǎng)絡(luò) ）
2021年1月9日11點(diǎn)15分左右，一陣突如其來(lái)的緊急廣播，打破了新澤西一所高中的寧?kù)o。
“全校立即疏散——請(qǐng)有序撤離教學(xué)樓！”
事發(fā)現(xiàn)場(chǎng) 圖源：Chris LaChall/Courier-Post
學(xué)生們面面相覷，老師神色凝重。幾分鐘內(nèi)，整個(gè)學(xué)校的人群涌向操場(chǎng)。緊接著，警車、消防車、以及一輛寫著“Hazardous Materials Unit”（危險(xiǎn)品處理組）的卡車呼嘯而至。
事發(fā)現(xiàn)場(chǎng) 圖源：Chris LaChall/Courier-Post
一個(gè)消息在學(xué)生中悄然傳開：有人帶進(jìn)了“放射性物質(zhì)”。
事發(fā)現(xiàn)場(chǎng) 圖源：Chris LaChall/Courier-Post
而引發(fā)這一系列恐慌的，竟是一個(gè)學(xué)生帶的一塊小瓷片，一塊從家里帶來(lái)的、碎了邊的古董盤子。
幾天前，他收到了一件圣誕禮物——一臺(tái)蓋革計(jì)（Geiger Counter），用于測(cè)量放射性。他是個(gè)酷愛科學(xué)的孩子，看到儀器上那跳動(dòng)的數(shù)值，會(huì)忍不住想繼續(xù)探索。
他和父母特意跑到古董店，找來(lái)了這塊盤子——費(fèi)斯塔 （Fiestaware），一種20世紀(jì)生產(chǎn)的彩色瓷器。它是由 Homer Laughlin China 公司生產(chǎn)的彩色餐具，以其藝術(shù)裝飾風(fēng)格和鮮艷的顏色而聞名，尤其是其標(biāo)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(jì)早期至中期很常見，因?yàn)殁櫥衔锬転樘沾珊筒Ａе破诽峁r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?yàn)殁櫻趸锸且环N強(qiáng)效的著色劑，其獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)使其能夠吸收和發(fā)射特定波長(zhǎng)的光。
費(fèi)斯塔"放射紅"收藏系列 圖源：圖源：yesterdaysnews
研究表明，鈾氧化物在可見光范圍內(nèi)（400-700 納米）的吸收峰集中在藍(lán)色區(qū)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(zhuǎn)移效應(yīng)。
這一光譜特性解釋了為何鈾氧化物被廣泛用于生產(chǎn)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(diào)。
工人在窯中運(yùn)送瓷器 圖源：yesterdaysnews
另外，在陶瓷燒制過(guò)程中（通常在 800-1400°C），鈾氧化物具有良好的熱穩(wěn)定性，能夠融入釉料的玻璃基質(zhì)中而不分解。它在高溫下形成均勻的分散狀態(tài)，使顏色分布一致且持久。這種穩(wěn)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(jī)染料或不穩(wěn)定的金屬氧化物會(huì)因高溫退色。
根據(jù)過(guò)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(qiáng)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(qiáng)。
1938 年彩色費(fèi)斯塔陶瓷廣告 圖源：yesterdaysnews
1944年，第二次世界大戰(zhàn)改變了費(fèi)斯塔瓷盤的命運(yùn)。由于鈾被美國(guó)政府征用用于曼哈頓計(jì)劃，紅色款式的生產(chǎn)被迫中止。雖然其他顏色繼續(xù)生產(chǎn)，但缺少標(biāo)志性紅色的產(chǎn)品線明顯削弱了其市場(chǎng)吸引力。
1951 年推出的費(fèi)斯塔新色系 圖源：yesterdaysnews
戰(zhàn)后，隨著鈾資源的可獲得性恢復(fù)，公司于1959年使用貧化鈾（放射性較低的鈾副產(chǎn)品）重新推出紅色費(fèi)斯塔瓷盤。這一舉措迎合了消費(fèi)者的懷舊需求，同時(shí)保持了品牌的標(biāo)志性特色。
1947 年和鈾相關(guān)的健康宣傳海報(bào) 圖源：yesterdaysnews
1969年，產(chǎn)品線更名為“Fiesta Ironstone”，形狀略作調(diào)整，并新增顏色以適應(yīng)家居裝飾潮流。然而，含鈾釉料的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)逐漸引起關(guān)注，生產(chǎn)工藝雖有改進(jìn)，但公眾對(duì)放射性物質(zhì)的認(rèn)知正在發(fā)生變化。
1973年，費(fèi)斯塔瓷盤因多重因素全面停產(chǎn)，包括對(duì)鈾釉料健康風(fēng)險(xiǎn)的擔(dān)憂、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇以及美國(guó)對(duì)含放射性消費(fèi)品監(jiān)管的日益嚴(yán)格。雖然在1986年后費(fèi)斯塔瓷盤重新生產(chǎn)，不過(guò)此時(shí)的紅色瓷器再也沒(méi)有任何鈾原料了，含鈾的紅色費(fèi)斯塔永遠(yuǎn)成為歷史。
圖源：Fiesta Factory Direct
那問(wèn)題來(lái)了，含鈾的盤子會(huì)有危險(xiǎn)嗎？
研究顯示，紅色盤子的鈾含量可達(dá)重量20%，約4.5克，輻射暴露率在3-10毫倫琴/小時(shí)（mR/h，30-100 μGy/h）。日常使用可能導(dǎo)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(fēng)險(xiǎn)來(lái)自鈾浸出到食物中，尤其是在餐具有裂紋或破損時(shí)。研究估計(jì)，日常使用紅色陶瓷茶杯可能導(dǎo)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(fēng)險(xiǎn)。美國(guó)環(huán)保署建議避免使用 Fiestaware 盛放食物或飲料，以降低健康風(fēng)險(xiǎn)。
回到事件本身，這名學(xué)生在網(wǎng)上查到，這類瓷器雖然帶有微量放射性，但已被科學(xué)界廣泛用于教學(xué)和公眾演示，甚至能作為蓋革計(jì)的測(cè)試工具。
正在用蓋革計(jì)數(shù)器測(cè)試古董盤子 圖源：youtube
他帶到學(xué)校，原本只想給科學(xué)老師展示一下實(shí)驗(yàn)結(jié)果。他以為那只是一場(chǎng)普通的科學(xué)小演示——卻沒(méi)想到會(huì)引發(fā)這么大的風(fēng)波。
消息傳出后，輿論一度緊張。盡管校方后來(lái)澄清，這次疏散是“預(yù)防性行為”，現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有任何人受傷，檢測(cè)也未發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)暴露，但這位學(xué)生是否應(yīng)當(dāng)為“帶放射性物質(zhì)進(jìn)校園”承擔(dān)后果，成了外界關(guān)注的焦點(diǎn)。
但幾天后，一封來(lái)自科學(xué)界的聯(lián)名信改變了風(fēng)向。
由加州大學(xué)伯克利分校的核工程研究生Jake Hecla發(fā)起，45位來(lái)自核能、物理、工程與國(guó)家安全領(lǐng)域的科學(xué)家聯(lián)名上書校方及地方檢察機(jī)關(guān)，為這位學(xué)生發(fā)聲。
他們?cè)谛胖袑懙溃?/p>
“我們堅(jiān)信，這位學(xué)生的行為出于科學(xué)探索的興趣，絕不應(yīng)受到懲罰。費(fèi)斯塔瓷盤是常見的家用瓷器，它的放射性遠(yuǎn)低于危險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)，常用于教育演示?！?/p>
這封聯(lián)名信 圖源：burlingtoncountytimes
科學(xué)家們擔(dān)憂，如果對(duì)這類行為予以懲罰，反而會(huì)打擊青少年對(duì)科學(xué)的興趣，甚至阻斷他們動(dòng)手實(shí)踐、探索世界的好奇心。
“世界需要更多懷有熱情、愿意動(dòng)手的年輕工程師和科學(xué)家。我們應(yīng)該鼓勵(lì)他們，而不是懲罰他們?！?/p>
這封信最終送到了校長(zhǎng)Robert Fisicaro手中。雖然他拒絕對(duì)信件內(nèi)容做出回應(yīng)，但在發(fā)給家長(zhǎng)的通知中，他確認(rèn)學(xué)校當(dāng)天確實(shí)沒(méi)有遭遇任何真正的威脅，疏散是出于謹(jǐn)慎考慮。
最終，檢方并未對(duì)這名學(xué)生提出任何指控。
參考資料：
[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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