人工放射性核素的製備和套用，人工放射性核素的製備通常是以反應堆和加速器為主要工具，通過核反應進行的。這些核素所提供的輻射、能量及所具有的核性質，已在工業、農業、醫學、科研等領域中廣泛套用，成為原子能和平利用的一個重要方面。
基本介紹
- 中文名：人工放射性核素的製備和套用
- 主要工具：反應堆和加速器
製備方法,參考書目,
製備方法
人工放射性核素的製備
1934年F.約里奧－居里和I.約里奧－居里發現了人工放射性現象，這一發現引起了人們廣泛的注意和興趣。許多實驗室都用回旋加速器加速的質子、氘和α粒子等來轟擊各種元素，發現了許多種核反應，製備出許多人工放射性核素。但是，以加速的帶電粒子轟擊靶核時，要受到被轟擊核的庫侖力的排斥。輕核的庫侖斥力小，加速的帶電粒子進入輕核發生核反應比較容易；重核的庫侖斥力大，加速的帶電粒子進入重核產生核反應則甚難。中子不帶電荷，不論靶核輕重或所帶電荷高低，它都可以進入並引起核反應。
E.費密等1934年用中子源中子照射了60種元素，發現37種以發射電子衰變的放射性核素。費密分離、分析了這些核素。這些核素都是通過(n，α)、(n，p)或(n，γ)三種核反應生成的。費密首先發現了這三種核反應。隨著人工放射性核素套用的推廣，不僅要求能夠產生或製備多种放射性核素，而且需要批量生產供應。1942年前人工放射性核素全靠加速器生產，但加速器只能照射小量的靶，而且靶子製備比較困難，一般還不能作長期照射，加上核物理實驗與之爭束流，故加速器生產供應的放射性同位素有限。核反應堆建成後，由於能在其中大量地照射各種元素的靶，制靶又比較容易，而且可以長期照射；因此轉為以反應堆生產放射性核素為主。反應堆生產所用的核反應仍是費密當年的(n，γ)、(n，p)和(n，α)等幾種。(n，γ)後跟衰變的反應也是一種很重要的生產方式，如利用 可生產克級、上千居里的釙210，而且產物的原子序數與靶元素不同，既利於分離，又可獲得無載體的產品。利用(n，γ)核反應生產的核素與靶同為一種元素又比靶的原子數量少很多數量級，故比活度極小。雖然對某些核素可以用齊拉特－查爾默斯效應來提高其比活度，如鉻51，但多數核素還不能利用這一效應達到生產高比活度的產品。加速器則可以通過許多核反應生成與靶元素不同的另一元素的放射性核素，因而能分離得到無載體的比活度極高的產品。加速器生產的放射性核素雖然價貴量小，但不可缺少。這些核素除(d，p)核反應的外，都是貧中子核素，為反應堆所不能生產（反應堆生產的放射性核素都是豐中子的核素，以β-衰變）。貧中子放射性核素以β+或EC（電子俘獲）衰變，β+伴有0.511兆電子伏的湮沒輻射，EC則伴有特徵的X射線，都是核醫學上需要的比較理想的掃描或顯影用核素。電子俘獲核的劑量特別小，更適合醫學上套用。隨著核醫學套用的日趨發達，60年代中期以後，加速器放射性核素的生產又有了很大的發展，成為人工放射性核素的重要來源之一。
核燃料鈾235在反應堆中經過裂變反應235U(n，f)可生成約300種裂變產物；通過(n，γ)和多次(n，γ)核反應還可生成多種錒系元素，其中小部分產額較高、半衰期不短的產物或元素（如氪85、鍶90、銫137、鉕147、鈽238、鈽239、鎇241、鋦242、鋦244等）很有用處。利用各種粒子(中子、質子、氘核、α粒子、光子)製備人工核素姸X（或可能產生的雜質核素）所需的靶核可由圖1看出。每一方塊代表一核素。N為中子數，Z為質子數。一對逆反應，如(n，γ)和(γ，n)，對姸X的位置是對稱的。此圖並未包羅一切核反應，如重離子核反應，圖中即未列入。自1934年發現人工放射性以來，發現的人工放射性核素的數目與日俱增，1937年為197種，1963年超過1300種，到1978年已超過2200種，40多年來一直以直線速度上升（圖2）。
但直到80年代中期，經常生產供應的人工放射性核素只有200多種。人工放射性核素的套用 放射性核素的化學行為與它的穩定同位素相同，能與它們一起參加各種反應過程，由於放射性核素隨時隨地放出輻射，可用輻射儀表進行跟蹤探測，提供有關信息，這種技術稱為示蹤技術。示蹤技術在理、工、農、醫各方面的套用很廣。工業生產過程中的混合、流動、分布、組成、定位等都可用示蹤技術來觀測、控制。放射性核素示蹤及反饋自控系統的採用已成為現代工業的標誌和標準技術。輻射與物質的作用是相互的。輻射對物質的作用，可用於輻射消毒、滅菌和食品輻照保藏，這種工藝的特點是迅速、有效而經濟，不需化學處理、高壓高溫或製冷。
輻射使有機物聚合、接枝或交聯的作用可用以生產新材料。輻射還可育種、使雄蟲不育、防治病蟲害、治癌，還可以用於探傷和放射自顯影等。物質對輻射的作用，如減弱其強度或改變其方向，可據以製成厚度計、密度計、表面密度計、料位計、水分計等加以套用。這些儀表不接觸、不損壞樣品，測量快而連續，可用於高溫、高壓條件下或有毒、有腐蝕性物品的測量。放射性核素的衰變能，可用來轉化為熱能、電能，用作潛水服的熱源，邊遠地區無人氣象站、人造衛星的電源和心臟起搏器的能源。（見放射源、放射性標記化合物、放射性產品的質量控制、放射性核素的套用）
參考書目
G.R.ChoppinandRydberg，NuclearChemistry，TheoryandApplications，Pergamon，Oxford，1980.
