2 放射性核素的制备

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1、第二章放射性核素的制备2021/9/91核技术应用主要内容放射性核素的来源反应堆生产放射性核素加速器生产放射性核素放射性核素发生器2021/9/92核技术应用引言核技术应用的基础是射线与物质的相互作用，这些射线可由反应堆、加速器直接提供，也可由放射性同位素衰变获得。反应堆制备加速器生产本章中将主要介绍人工放射性核素的制备方法。产量大、品种数量多、生产成本相对低生产能力低，但品种多、所生产的核素多为无载体、比活度高。目前放射性核素生产最主要的方式之一2021/9/93核技术应用2.1放射性核素的来源分类天然放射性核素人工放射性核素从自然界存在的矿石

2、中提取通过人工干预的核反应制备核反应堆生产、加速器生产和核素发生器2021/9/94核技术应用2.1.1天然放射性核素天然放射性核素原生放射性核素宇生放射性核素原始存在于自然界中宇宙射线与大气和地表中的物质相互作用生成2021/9/95核技术应用原生放射性核素由三个天然放射性衰变系组成，即钍系(232Th或4n系)，铀系（238U系或4n+2系），锕系（235U系或4n+3系)共同特点起始都是长寿命元素，寿命大于或接近地球。中间产物都有放射性气体氡。并有放射性淀质生成。最后都生成稳定的核数。2021/9/96核技术应用宇生放射性核素表2-1宇生核

3、素示例除上述原生放射性核素外，自然界中一些放射性核素如3H、7Be、14C和22Na，它们是宇宙射线与空气中的N、O、Li等作用在大气层中生成的。2021/9/99核技术应用2.1.2人工放射性核素1934年，法国科学家约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝发生核反应获得了第一个人工放射性核素。之后，人们通过反应堆、加速器等制备了大量的各种人工放射性核素。目前，已发现的放射性核素有2000多种，其中人工放射性核素就超过1600种。2021/9/910核技术应用人工放射性核素主要是通过中子和带电粒子如质子、氘核等轰击天然稳定核素或235U等易裂变材料使其产

4、生核反应来制备的。分类入射粒子的种类入射粒子的能量中子核反应带电粒子核反应光核反应重粒子核反应低能核反应（E<50MeV）中能核反应（50MeV1000MeV）2021/9/911核技术应用反应堆制备作为人工放射性核素生产的重要设施之一，反应堆可提供不同能谱的中子和较大的辐照空间，具有可同时辐照多种样品、辐照的样品量大、靶子制备容易、辐照操作简便、成本低廉等优点。此外，从反应堆运行过程中核燃料因发生裂变核反应生成的产物中也可提取大量的放射性核素。核反应堆生产放射性核素已成为放射性核素的主要来源。2021/9/

5、912核技术应用加速器制备用加速带电粒子轰击各种靶子物，能引起不同的核反应，生成多种反应堆所不能提供的放射性核素如18F、201Tl等。这也是人工放射性核素最重要的来源之一。加速器能生产的放射性核素品种较多，约占目前已知放射性核素总数的60%以上，但它的产量远比反应堆生产的小。2021/9/913核技术应用核素发生器制备将反应堆和加速器生产的某些放射性核素制成放射性核素发生器，可为远离反应堆和加速器的地方提供短寿命放射性核素。所谓放射性核素发生器就是一种可从较长半衰期的母体核素中不断分离出短半衰期子体核素的一种装置。由于放射性子体核素伴随母体核素

6、的衰变而不断累积，可每隔一定时间从母体核素中方便地分离出来并加以收集。2021/9/914核技术应用2.2反应堆生产放射性核素核反应堆上制备放射性核素的方法主要有两种：（1）通过反应堆产生的中子流照射靶子物，直接生产或通过简单处理生产放射性核素，即（n，γ）法；（2）从辐照后的235U等易裂变材料产生的裂变产物中分离，即（n，f）法。2021/9/915核技术应用2.2.1中子核反应及其特点中子不带电，当它与原子核作用时，由于不存在库仑势垒，因此不同能量的中子均能引发核反应。最主要的核反应类型有（n，γ）、（n，p）、（n，α）、（n，f）、（n

7、，2n），以及多次中子俘获。2021/9/916核技术应用1.（n,γ）反应（n,γ）是生产放射性核素最重要、最常用的核反应，利用（n,γ）反应可在反应堆上生产大多数元素的放射性核素。①通过（n,γ）反应直接生成所需要的放射性核素例如59Co（n,γ）60Co、191Ir（n,γ）192Ir、31P（n,γ）32P等。由于（n,γ）反应直接生成的放射性核素均为靶元素的同位素，不能通过化学方法将目标核素与其靶子元素进行分离，因此，所制备的放射性核素一般都是有载体的。2021/9/917核技术应用②通过（n,γ）反应，再经核衰变生成所需要的放射性核素

8、由于靶子元素与目标核素不是同一种元素，因此可通过物理或化学方法将靶子元素与目标核素进行分离，获得比活度、放射化学纯度及放射性核素纯度都很