鋼鐵的種類在國標(biāo)及國際標(biāo)準(zhǔn)中已有詳盡的分類，無論“天上飛”用鋼、“海里游”用鋼、“地上跑”用鋼，大至國家利器，小至民生日常用品，鋼鐵種類成千上萬，精細(xì)又大全，那么低背景鋼究竟是什么鋼？我們來扒一扒低背景鋼說法的背景故事。

“低背景鋼”的背景

維基百科中這樣闡述：“低背景鋼”(英文原稱low-background steel),是指在1940年代和1950年代第一顆原子彈爆炸之前生產(chǎn)的任何鋼。

美國陸軍于1945年7月16日在新墨西哥Trinty沙漠舉行了人類史上首次核試，史稱“三位一體核試”，1945年8月美國向廣島和長崎各投放了一顆原子彈。二戰(zhàn)結(jié)束后，幾個(gè)大國在冷戰(zhàn)初期進(jìn)行了核武器試驗(yàn)，世界各地的背景輻射水平都在上升。

美博物館收藏廣島核爆炸照片

現(xiàn)代鋼被放射性核素污染，因?yàn)槠渖a(chǎn)使用了大氣空氣，低背景鋼之所以稱作低背景鋼，是因?yàn)槠錄]有受到核污染。

從1857年取得美國專利的空氣吹煉煉鋼法（Kelly-Bessemer），將生鐵轉(zhuǎn)化為了鋼，到如今用純氧代替空氣的氧氣堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼法（BOS），這兩種工藝都要使用大氣氣體，其容易受到空氣中微粒的污染。如今的空氣攜帶放射性核素，如鈷-60等，這些放射性核素會(huì)被沉積到鋼中，使其具有微弱的放射性特征。

1963年，即《部分禁止核試驗(yàn)條約》頒布之年，世界人類背景輻射水平達(dá)到了高于自然水平的0.15mSv/yr/年的峰值，但自那時(shí)以來，人為背景輻射指數(shù)下降到高于自然水平的0.005mSv/yr/年。然而，鈷-60仍然污染現(xiàn)代鋼，因?yàn)樗呀?jīng)通過廢鋼回收循環(huán)利用，還有如半衰期極長的的放射性核素碳-14等。

“低背景鋼”的應(yīng)用傳說

“低背景鋼”主要用于需要最高靈敏度的放射性核素檢測裝置中，如軍用蓋革計(jì)數(shù)器（一種專門探測輻射強(qiáng)度的記數(shù)儀器）、高級(jí)醫(yī)療器械（肺及全身掃描計(jì)數(shù)儀）、光子學(xué)設(shè)備、航空航天傳感器等等，原因是用這些裝置探測到放射性物質(zhì)發(fā)出的輻射時(shí)，它們需要極低的輻射環(huán)境才能達(dá)到最佳靈敏度。

醫(yī)學(xué)核磁共振

美國能源部(DOE)位于科羅拉多州杰弗遜縣戈?duì)柕?3號(hào)公路的緊急醫(yī)療機(jī)構(gòu)，是冷戰(zhàn)期間為防止蘇聯(lián)核武襲擊建立的戰(zhàn)略機(jī)構(gòu)，其中身體計(jì)數(shù)室的墻壁、地板和天花板由二戰(zhàn)前的鋼鐵建造，其使用戰(zhàn)前鋼材，是因?yàn)樗姆派湫缘陀诘诙问澜绱髴?zhàn)后創(chuàng)造的鋼材（不受核放射影響），其中兩個(gè)計(jì)數(shù)室由鋼質(zhì)船體構(gòu)成，其中一個(gè)房間由舊貨車車輪和車軸上的鋼制成，基于身體計(jì)數(shù)設(shè)備的極端敏感性，DOE認(rèn)為此屏蔽是必要的。此機(jī)構(gòu)是冷戰(zhàn)時(shí)期的產(chǎn)物，1997年已被美國政府列為國家歷史景點(diǎn)名錄。

美國能源部

2010年，由上海交通大學(xué)牽頭，包括中國和美國的6家研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)（山東大學(xué)、中科院上海應(yīng)用物理研究所、北京大學(xué)、雅礱江流域水電開發(fā)有限公司、美國馬里蘭大學(xué)和美國密西根大學(xué)），共40多位研究人員參與的尋找宇宙中暗物質(zhì)的PandaXy（熊貓）計(jì)劃在中國開始，2012年7月，合作組在上海交通大學(xué)完成了制冷設(shè)備、杜瓦系統(tǒng)內(nèi)外罐、首期探測器等設(shè)備的建造和初步調(diào)試。

PandaX實(shí)驗(yàn)室建在世界最深的四川錦屏地下，這類實(shí)驗(yàn)的主要困難是地球上無處不在的放射性。宇宙線的干擾可以用極深的山洞上方的巖石覆蓋來阻擋，而在PandaX實(shí)驗(yàn)里，山洞巖石的放射性由一個(gè)100噸的聚乙烯、鉛及高純銅組成的屏蔽體來屏蔽。

此外，探測器和屏蔽體所用的材料和光電倍增管，都預(yù)先經(jīng)過了放射檢測站的檢測和預(yù)選，以確保它們本身的放射性強(qiáng)度不會(huì)給實(shí)驗(yàn)探測造成顯著的背景干擾。

熊貓計(jì)劃設(shè)備之壓力容器

為了制造低輻射壓力容器用鋼，實(shí)驗(yàn)組按照核反應(yīng)堆SS級(jí)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)容器用鋼（其中CO的質(zhì)量百分比應(yīng)小于0.05%），采用液態(tài)鑄鐵和電解精煉鎳、鉻、錳、硅和鋁生產(chǎn)核等級(jí)不銹鋼（如SS304L），液態(tài)鑄鐵是在高爐中直接由鐵礦、煤等生產(chǎn)的，以避免回收循環(huán)利用的廢鋼，采用這兩個(gè)步驟都有助于最終獲得低放射性的鋼板。

Vacuum furnace，crucible and SS304L ingot

“低背景鋼”的來源

哪里可以得到低背景鋼？或是哪里去找1945年前生產(chǎn)的鋼材？低背景鋼的主要來源是在三位一體核試驗(yàn)前建造的船只，如在蘇格蘭斯卡珀灣海底，大約有50艘在第一次世界大戰(zhàn)中被擊沉的德國戰(zhàn)列艦。

在水下，把海洋沉船鋼材拆開，刮掉生長纏繞多年的藤壺就可再使用。這些鋼材在制造時(shí)沒有暴露在原子時(shí)代的空氣中，也沒有被回收再與新的含有放射性物質(zhì)的鋼混合。

雖然小批未受污染的鋼材可以通過特殊工藝制造，其在空氣中暴露量最小，但是成本會(huì)非常昂貴，而從1945年前戰(zhàn)艦上回收的鋼材很便宜。事實(shí)上，退役的美國戰(zhàn)艦有大量的舊鋼被再利用，例如1962廢棄的印第安納號(hào)戰(zhàn)艦65噸的裝甲板被伊利諾伊州va醫(yī)院用作護(hù)罩，另有210噸進(jìn)入猶他州醫(yī)療中心建造屏蔽室。

曾有消息報(bào)道，一個(gè)國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員為了想屏蔽且不發(fā)射任何輻射，他們使用了從西班牙的圣伊格納西奧號(hào)帆船上回收了鉛鎮(zhèn)流器，而該船已經(jīng)躺在加勒比海底部450年了！

有報(bào)道曾指出，美國國家航天航空局(NASA)在旅行者航天器（1977年發(fā)射）中使用了一些從海底打撈上來的德國戰(zhàn)艦的鋼材，吊詭的是，NASA公開表示它無法確認(rèn)德國艦隊(duì)的鋼鐵是否進(jìn)入太空。

“低背景鋼”的現(xiàn)代剖析

在人類科技發(fā)達(dá)已能在太空行走的今天，使用“低背景鋼”的概念及場景或是時(shí)代的產(chǎn)物，或是特定使用場景的需求。也或現(xiàn)只存在于電影情節(jié)，或只是個(gè)孤立的標(biāo)題。

1975年后，核試驗(yàn)已轉(zhuǎn)移到地下，雖然輻射不消除向空氣中排放，但已經(jīng)大大減少，就連被美國評(píng)為流氓國家的朝鮮，近幾年的核試驗(yàn)也轉(zhuǎn)為地下進(jìn)行，而且自各種條約禁止核武器試驗(yàn)以來，加上核技術(shù)的飛速發(fā)達(dá)，及一些放射性同位素的半衰期短，空氣中的背景輻射一直在減少。

鈷-60的半衰期為5.26年，這意味著鋼本身的放射性越來越低(1945年起的鈷-60將達(dá)到原始水平的0.008%)，新的BOS煉鋼技術(shù)也使鋼暴露在空氣中的雜質(zhì)不斷減少。

日本福島核泄漏后的人體檢查

在人類都渴望地球一直和平相處，沒有核試驗(yàn)，更沒有核戰(zhàn)爭的年代，最終，對(duì)“低背景鋼”的需求希望只是一種記憶。