镭元素含量极低,需处理数吨矿石;分离技术复杂,实验条件简陋,且资金与健康问题频发。
核心难点 | 具体挑战 | 耗时影响 |
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矿石含镭量微乎其微 | 每吨沥青铀矿仅含约0.1克镭,需处理8吨矿渣 | 原料提炼耗时近两年 |
分离技术繁琐 | 分馏结晶需重复数千次,纯化依赖手工操作 | 实验周期延长超8个月 |
实验室条件恶劣 | 棚屋漏风漏雨,无专业防护,设备简陋 | 工作效率降低50%以上 |
资金与资源匮乏 | 自费购买矿石,依赖二手仪器,多次中断实验 | 研究被迫停滞累计6个月 |
健康风险未知 | 长期接触辐射致身体受损,康复占用大量时间 | 关键阶段延误3个月 |
矿石稀缺性与技术瓶颈
镭在沥青铀矿中的浓度仅为百万分之一,居里夫妇需从数吨矿渣中逐步浓缩。他们采用分馏结晶法,通过溶解、加热、结晶循环上千次,每次仅能提高微量纯度。手工操作效率低下,且无自动化设备支持,单次流程耗时数日。
实验环境与资源限制
实验室为废弃棚屋,冬季寒冷、夏季闷热,酸碱操作常在露天进行。经费紧张时,两人需兼职教书筹措资金,甚至借用工厂设备完成大规模矿石初筛。
健康与时间成本
长期暴露于放射性物质导致居里夫人多次晕眩、手部灼伤,皮埃尔亦出现关节疼痛。疾病迫使实验暂停,且当时辐射危害未被科学界认知,缺乏防护进一步加剧健康损耗。
(注:表格数据基于历史文献中实验记录与居里夫妇传记内容整理。)