最新第二章-放射性核素的制备幻灯片.ppt

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1、第二章-放射性核素的制备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2021/9/262核技术应用概论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一2021/9/263核技术应用概论钍系—4n系铀系—4n+2系4n表示系中各核素的质量数为4的倍数其起始元素是通过一系列α衰变最后生成208Pb(稳定)表示

2、系中各核素的质量数为4的倍数+2其起始元素是通过一系列α衰变最后生成206Pb(稳定)2021/9/267核技术应用概论锕系—4n+3系表示衰变系中各核素的质量数为4的倍数+3其起始元素是235U通过一系列α衰变最后生成207Pb(稳定)镎系—4n+1系表示衰变系中各核素的质量数为4的倍数+1其起始元素是237Np通过一系列α衰变最后生成209Bi(稳定)此系非天然放射性，在40年代，已通过各种核反应方法合成了这一放射系的所有成员。其衰变子体中无放射性气体氡（Rn）2021/9/268核技术应用概论宇生放射性核素表2-1宇生核素示例核素半衰期起源天然活度14C5730a宇宙射线作用

3、，14N（n，p）14C～15Bq·g-13H12.3a宇宙射线与N和O相互作用；宇宙线散裂；6Li（n，α）3H～1.2×10-3Bq·kg-17Be53.28d宇宙射线与N和O相互作用～0.01Bq·kg-1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。2021/9/269核技术应用概论在这些天然放射性核素中，存在着一些重要核素如235U、238U和232Th等。235U和239Pu（238U经中子俘获生成）在热中子作用下易裂变，而且释放出巨大的能量（一个235U原子裂变可产生200M

4、eV的能量并产生2～3个中子），已经广泛用于各种放射性核素生产、核能利用等各个方面。232Th由于经过快中子轰击后可生成233U，因此它将是235U资源匮乏时潜在的替代核燃料之一。其它一些核素也有着较为重要的作用，如通过测古代遗物中14C的含量可以推断该遗物所处年代。该方法自问世以来就被考古学家、古人类学家和地质学家所重视，并得到了广泛的应用。2021/9/2610核技术应用概论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20

5、00多种，其中人工放射性核素就超过1600种。1935年获诺贝尔化学奖伊雷娜·约里奥—居里和丈夫弗雷德里奥·约里奥—居里2021/9/2611核技术应用概论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）2021/9/2612核技术应用概论裂变反应堆回旋加速器核素发生器“母牛”生产人工放射性核素的设施和装置2021/9/2613核技术应用概

6、论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。经证实，经慢中子诱发235U裂变的产物约有400种。原子序数分布在30至65范围内、质量数位于35和139左右的裂变产物具有较大的产额，可大量生产。核反应堆生产放射性核素已成为放射性核素的主要来源。2021/9/2614核技术应用概论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

7、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。它们多以轨道电子俘获或β+衰变方式衰变，发射单纯的低能γ射线、X射线或β+射线。靶子物经加速器辐照后，通过分离，可以得到无载体的放射性核素，但它的产量远比反应堆生产的小。2021/9/2615核技术应用概论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