体内氚测量与代谢动力学研究

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1、体内氚测量与代谢动力学研究第一章由于氚的B粒子能量很小，很容易被吸收或阻止，因此，无法通过它们的放射性透射特性被仪器探测到，氚的放射性测量难度相对较高。氚只有被直接引入到探测器或计数器中才能被测量到。表1．2氚的D射线的最大能量和平均能量在不同物质中的穿透深度·．STP-标准温度(0℃)和压力(760托)．1．1．2氚的化学性质氚和氢在化学性质上非常相似。氚也能在高温或催化剂存在下与氧反应，生成T20；在高温下与碳直接作用生成C2T2，或在催化剂和加热条件下与碳生成CT4；在加热条件下可与卤化素直接作用生成TX等

2、。氚也能与多种金属(如Ij，Na，K，Ti和U等)反应，生成金属氚化物【2J。氚和氢一样具有很强的还原能力，然而由于氚的相对原子质量数大，在反应中的速度比氢慢得多，二者的反应速率之比可达l：64。放化实验室会经常操作一些含氚气体和含氚化合物，其中最普遍的操作是处理氚化水。氚化水是氚气(HT)遇氧或水蒸气通过氧化或置换反应形成的。反应式如下：2日丁手D272日7’D；2乃手D272死D；日r彻2D7王f2彻7'D；乃彻jD?日丁彻ZD。上述反应速率随周围氚浓度(辐射强度)的增大、温度的升高以及催化剂(钯或铂)的存在

3、而增大。所有涉及氢的化学反应氚都可代替进行，如果氚浓度高可以起到催化作用，使反应具有更高的速率。其中最重要的一种反应是一个氚原子与一个有机分子中松散结合的氢原子发生置换反应形成有机结合氚。但是，当m被溶解在水中时，4体内氖测量与代谢动力学研究第一章置换反应的速率就相当缓慢，因为此时的氢原子的结合就很紧密，反应难以被催化进行。以m'或HT0形态存在的氚会很容易地被吸附到大多数无瑕疵金属(如钢铁、铜、铝)、塑料、橡胶的表面。除非金属被加热到很高的温度，否则氚会一直残留在金属的表面。在室温下，氚要渗透进入金属通常也极其

4、缓慢。金属表面在被氚污染时，可以通过用水或水蒸气冲洗浸泡将其表面残留的HTO或HI．去除，通过加热也可以加速污染物的分解，但最主要还是阻止或减少物质表面HT或HTO的沾染。金属表面长时间暴露在高压Hr或HTO下时，尤其是同时在高温下时，氚可能会渗透进入金属并引起金属结构的破坏(特别是氚p衰变导致金属结构中氦的形成)。假如氚被吸收到含氢物质表面时，它就会很容易渗透进入物质。且HT0渗入物质的速度要比HT快得多，其渗透速率因物质种类的不同而不同，随温度的升高而增大。这种渗透作用的存在就导致了当塑料和橡胶等物质暴露在H

5、T0中时氘会很容易地向物质内部渗透从而使得氚不可能被彻底完全地分解清除掉。当被氚高度污染了的金属或塑料暴露在大量含氚气或液体时其表面可能会立即释放出一些松散结合氚，此过程称为除气作用。在大多数产生氚的设施中，最普遍遇到的氚的形式是m．和m．O。m'通过吸气作用只是一小部分被人体吸收结合，剩余的都随呼气作用被迅速排出。但m’极易氧化成HTo，气态HTO的生物吸收效率非常高，吸入的HTO大约99％经血液循环被人体吸收：摄入的液态HT0也几乎全部被消化道吸收并很快地进入血液循环。无论HrO是以何种形式被人体吸收，一律在

6、一到两个小时内分布于体内所有含水的组织和器官中，且表现出和水相似的滞留特性。此外，氚的吸附性也会导致摄氚工作人员接触工具而受氚内照射污染。1．2氚的产生1．2．1天然氚天然氚主要来源于宇宙射线中大于4．4MeV的中子轰击上层大气中的氮而发生的14N(n，D12C核反应。氚在地球大气表面的平均年生成率约为7．2×1016Bq，储量1．3×1018Bq【3】。此外，太阳耀斑爆发所产生的氚随太阳风到达地球及6n(n，T)4He反应也是天然氚的来源。国际辐射防护与测量委员会(NCI冲)估计在太阳耀斑活动稳定情况下的天然氚

7、产生率平均为0．19原子／em2／s，太阳耀斑活动激烈期间天然氚5体内氚测量与代谢动力学研究第一章产生率增加到O．4原子／elll2／s【4】。天然氚构成了环境氚的“稳定"本底，其中99％转化为氚化水，并参与正常水循环。因雨水输送、空气与海水间水蒸气交换，积存量的75％储于海洋，且按35％和30％的比例分配于混合层和深层。表层海水氚浓度约为O．1Bq／L，淡水中氚浓度略高为O．4Bq／L。氚转换入水并以雨水的形式到达地表，估计产率为1．48×1017Bq／a，从而使得全世界稳定状态下自然界存在的氚总量约为2．59

8、×1018Bq【3】。1．2．2人工氚人工氚主要来源于核爆炸(尤其是氢弹试验)和核反应堆，氚是伴随核能开发的重要污染物。从核爆炸的1952年到1961年不到十年的时间里，大气中氚的浓度比自然状态时高出了两个数量级。截止到1982年，全世界核爆炸实验所产生的氚累积量已达到3．7×1019Bq。据估算核爆炸氚裂变和聚变产额分别为2．6×1013Bq／Mt和7．4×1017Bq