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把科学带回家

他带了一个红色餐盘去上课，结果整个学校被紧急疏散了

把万物杂志约 6 分钟
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（图源：网络）
撰文 | 苏澄宇
审校 | Skin
2021年1月9日11点15分左右，一阵突如其来的紧急广播，打破了新泽西一所高中的宁静。
“全校立即疏散——请有序撤离教学楼！”
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事发现场 图源：Chris LaChall/Courier-Post
学生们面面相觑，老师神色凝重。几分钟内，整个学校的人群涌向操场。紧接着，警车、消防车、以及一辆写着“Hazardous Materials Unit”（危险品处理组）的卡车呼啸而至。
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事发现场 图源：Chris LaChall/Courier-Post
一个消息在学生中悄然传开：有人带进了“放射性物质”。
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事发现场 图源：Chris LaChall/Courier-Post
而引发这一系列恐慌的，竟是一个学生带的一块小瓷片，一块从家里带来的、碎了边的古董盘子。
几天前，他收到了一件圣诞礼物——一台盖革计（Geiger Counter），用于测量放射性。他是个酷爱科学的孩子，看到仪器上那跳动的数值，会忍不住想继续探索。
他和父母特意跑到古董店，找来了这块盘子——费斯塔 （Fiestaware），一种20世纪生产的彩色瓷器。它是由 Homer Laughlin China 公司生产的彩色餐具，以其艺术装饰风格和鲜艳的颜色而闻名，尤其是其标志性的橙红色。
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图源：Funranium Labs
为了让瓷器的橙红色更加明亮，在釉料中使用了铀氧化物（如 UO₂ 或 U₃O₈）。
这种做法在20世纪早期至中期很常见，因为铀化合物能为陶瓷和玻璃制品提供鲜艳的颜色，如黄色、绿色和红色，而其中又以红色最突出。
之所以可以让红色更明亮，是因为铀氧化物是一种强效的着色剂，其独特的电子结构使其能够吸收和发射特定波长的光。
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费斯塔"放射红"收藏系列 图源：图源：yesterdaysnews
研究表明，铀氧化物在可见光范围内（400-700 纳米）的吸收峰集中在蓝色区域（400-500 纳米），反射出红橙光（600-700 纳米），这一特性源于其电子跃迁和配体-金属电荷转移效应。
这一光谱特性解释了为何铀氧化物被广泛用于生产鲜艳的黄色、橙色和红色陶瓷。相比其他着色剂，铀氧化物能提供更明亮、更饱和的暖色调。
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工人在窑中运送瓷器 图源：yesterdaysnews
另外，在陶瓷烧制过程中（通常在 800-1400°C），铀氧化物具有良好的热稳定性，能够融入釉料的玻璃基质中而不分解。它在高温下形成均匀的分散状态，使颜色分布一致且持久。这种稳定性确保了釉料在冷却后仍能保持明亮的视觉效果，而不像一些有机染料或不稳定的金属氧化物会因高温退色。
根据过往研究，铀氧化物在釉料中的浓度和烧制条件直接影响颜色强度，浓度越高，颜色越饱和。
这系列瓷器中其他颜色如象牙白也可能含有微量铀，但红色通常放射性最强。
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1938 年彩色费斯塔陶瓷广告  图源：yesterdaysnews
1944年，第二次世界大战改变了费斯塔瓷盘的命运。由于铀被美国政府征用用于曼哈顿计划，红色款式的生产被迫中止。虽然其他颜色继续生产，但缺少标志性红色的产品线明显削弱了其市场吸引力。
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1951 年推出的费斯塔新色系 图源：yesterdaysnews
战后，随着铀资源的可获得性恢复，公司于1959年使用贫化铀（放射性较低的铀副产品）重新推出红色费斯塔瓷盘。这一举措迎合了消费者的怀旧需求，同时保持了品牌的标志性特色。
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1947 年和铀相关的健康宣传海报 图源：yesterdaysnews
1969年，产品线更名为“Fiesta Ironstone”，形状略作调整，并新增颜色以适应家居装饰潮流。然而，含铀釉料的潜在健康风险逐渐引起关注，生产工艺虽有改进，但公众对放射性物质的认知正在发生变化。
1973年，费斯塔瓷盘因多重因素全面停产，包括对铀釉料健康风险的担忧、市场竞争加剧以及美国对含放射性消费品监管的日益严格。虽然在1986年后费斯塔瓷盘重新生产，不过此时的红色瓷器再也没有任何铀原料了，含铀的红色费斯塔永远成为历史。
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图源：Fiesta Factory Direct
那问题来了，含铀的盘子会有危险吗？
研究显示，红色盘子的铀含量可达重量20%，约4.5克，辐射暴露率在3-10毫伦琴/小时（mR/h，30-100 µGy/h）。日常使用可能导致每年0.4毫希沃特（mSv）的有效剂量，低于平均背景辐射（约3 mSv/年）。
然而，更大的风险来自铀浸出到食物中，尤其是在餐具有裂纹或破损时。研究估计，日常使用红色陶瓷茶杯可能导致嘴唇每年吸收400毫伦琴（4 mSv），手指1200毫伦琴（12 mSv），并可能增加胃肠道肿瘤和癌症风险。美国环保署建议避免使用  Fiestaware 盛放食物或饮料，以降低健康风险。
回到事件本身，这名学生在网上查到，这类瓷器虽然带有微量放射性，但已被科学界广泛用于教学和公众演示，甚至能作为盖革计的测试工具。
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正在用盖革计数器测试古董盘子 图源：youtube
他带到学校，原本只想给科学老师展示一下实验结果。他以为那只是一场普通的科学小演示——却没想到会引发这么大的风波。
消息传出后，舆论一度紧张。尽管校方后来澄清，这次疏散是“预防性行为”，现场没有任何人受伤，检测也未发现危险暴露，但这位学生是否应当为“带放射性物质进校园”承担后果，成了外界关注的焦点。
但几天后，一封来自科学界的联名信改变了风向。
由加州大学伯克利分校的核工程研究生Jake Hecla发起，45位来自核能、物理、工程与国家安全领域的科学家联名上书校方及地方检察机关，为这位学生发声。
他们在信中写道：
“我们坚信，这位学生的行为出于科学探索的兴趣，绝不应受到惩罚。费斯塔瓷盘是常见的家用瓷器，它的放射性远低于危险标准，常用于教育演示。”
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这封联名信 图源：burlingtoncountytimes
科学家们担忧，如果对这类行为予以惩罚，反而会打击青少年对科学的兴趣，甚至阻断他们动手实践、探索世界的好奇心。
“世界需要更多怀有热情、愿意动手的年轻工程师和科学家。我们应该鼓励他们，而不是惩罚他们。”
这封信最终送到了校长Robert Fisicaro手中。虽然他拒绝对信件内容做出回应，但在发给家长的通知中，他确认学校当天确实没有遭遇任何真正的威胁，疏散是出于谨慎考虑。
最终，检方并未对这名学生提出任何指控。

参考资料：

[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 UO₂ 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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