【正文】 放射性核素的主要來源。 目前，已發(fā)現(xiàn)的放射性核素有2022多種，其中人工放射性核素就超過 1600種。kg1 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，它們是宇宙射線與空氣中的 N、 O、 Li等作用在大氣層中生成的。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 7 — 4n系 — 4n+2系 4n表示系中各核素的質(zhì)量數(shù)為 4的倍數(shù) 其起始元素是 通過一系列 α衰變最后生成 208Pb(穩(wěn)定 ) Th23290表示系中各核素的質(zhì)量數(shù)為 4的倍數(shù) +2 其起始元素是 通過一系列 α 衰變最后生成 206Pb(穩(wěn)定) U238922022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 8 3. 錒系 — 4n+3系 表示衰變系中各核素的質(zhì)量數(shù)為 4的倍數(shù) +3 其起始元素是 235U通過一系列 α衰變最后生成 207Pb(穩(wěn)定 ) 4. 镎系 — 4n+1系 表示衰變系中各核素的質(zhì)量數(shù)為 4的倍數(shù) +1 其起始元素是 237Np通過一系列 α 衰變最后生成 209Bi(穩(wěn)定 ) 此系非天然放射性，在 40年代，已通過各種核反應(yīng)方法合成了這一放射系的所有成員。 目前放射性核素生產(chǎn)最主要的方式之一 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 4 放射性核素的來源 分 類 天然放射性核素 人工放射性核素 從自然界存在的礦石中提取 通過人工干預(yù)的核反應(yīng)制備 核反應(yīng)堆生產(chǎn)、加速器生產(chǎn)和核素發(fā)生器 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 5 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 宇宙射線與大氣和地表中的物質(zhì)相互作用生成 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 6 原生放射性核素 由三個天然放射性衰變系組成，即釷系 (232Th或 4n系 )，鈾系（ 238U系或 4n+2系），錒系（ 235U系或 4n+3系 ) 共同特點(diǎn) ? 起始都是長壽命元素，壽命大于或接近地球。第二章 放射性核素的制備 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 2 主要內(nèi)容 ?放射性核素的來源 ?反應(yīng)堆生產(chǎn)放射性核素 ?加速器生產(chǎn)放射性核素 ?放射性核素發(fā)生器 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 3 引 言 核技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)是射線與物質(zhì)的相互作用，這些射線可由反應(yīng)堆、加速器直接提供，也可由放射性同位素衰變獲得。 ? 中間產(chǎn)物都有放射性氣體氡。其衰變子體中無放射性氣體氡（ Rn） 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 9 宇生放射性核素 表 21 宇生核素示例 核素 半衰期 起源 天然活度 14C 5730a 宇宙射線作用， 14N（ n， p） 14C ～ 15Bq 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 10 人工放射性核素 1934年，法國科學(xué)家約里奧 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 11 人工放射性核素主要是通過 中子和帶電粒子 如質(zhì)子、氘核等轟擊 天然穩(wěn)定核素或 235U等易裂變材料使其產(chǎn)生核反應(yīng)來制備的。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 13 加速器制備 用加速帶電粒子轟擊各種靶子物，能引起不同的核反應(yīng)，生成多種反應(yīng)堆所不能提供的放射性核素如 18F、 201Tl等。 所謂放射性核素發(fā)生器就是一種可 從較長半衰期的母體核素 中不斷 分離 出 短半衰期子體核素 的一種裝置。 最主要的核反應(yīng)類型有 （ n， γ）、（ n， p）、（ n， α）、（ n， f）、（ n，2n）， 以及多次中子俘獲。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 18 ② 通過 （ n, γ） 反應(yīng)，再經(jīng) 核衰變 生成所需要的放射性核素 98 99 99( , ) mM o n M o T c? ? T e1 3 05 2 ( n , γ ) T e1 3 15 2 β 1 5 m i n I1 3 15 3 由于靶子元素與目標(biāo)核素 不是同一種元素 ，因此可通過物理或化學(xué)方法將靶子元素與目標(biāo)核素進(jìn)行 分離 ，獲得比活度、放射化學(xué)純度及放射性核素純度都很高的 無載體的目標(biāo)核素。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 20 3.（ n, p） 反應(yīng) 4.（ n, α） 反應(yīng) （ n， p） 反應(yīng)要求中子有較高能量，一般由快中子誘發(fā)。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 21 反應(yīng)堆輻照法生產(chǎn)放射性核素 反應(yīng)堆輻照法生產(chǎn)的放射性核素，其產(chǎn)量與產(chǎn)品質(zhì)量不僅受反應(yīng)堆所能提供的 輻照條件與能力 影響，而且與 核反應(yīng)的選擇 、 靶子的制備 、 提取工藝等因素有關(guān)。s 1以上 多達(dá)數(shù)十個的輻照孔道 依據(jù)生產(chǎn)放射性核素半衰期的長短設(shè)置不同的運(yùn)行方式 干孔道采用空氣冷卻靶件，濕孔道采用純凈水冷卻靶件 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 23 2. 靶件的制備 （ 1） 靶子物的選擇與處理 A 選擇適合的靶子物化學(xué)形態(tài) B 盡可能采用高豐度的靶子元素作為靶子物 靶子元素 含量盡量高 、靶子元素的 化學(xué)純度要高 、靶子物輻照后易于處理并轉(zhuǎn)化為所需的化學(xué)形態(tài)、堆內(nèi)輻照時靶件的穩(wěn)定性（化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、輻照穩(wěn)定性）好。 制備 輻照靶件時還要考慮靶子物裝載量、內(nèi)外包裝形式等 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 25 （ 3）輻照 靶件的焊封 輻照靶件必須具有良好的 密封性 ，以保證同位素靶件在反應(yīng)堆輻照過程中 不發(fā)生放射性物質(zhì)泄漏 。對于原子序數(shù)位于 20和 35之間的放射性核素的生產(chǎn)，可以選用能量高的快中子；當(dāng)原子序數(shù)大于 36時，通常選用 （ n, γ） 反應(yīng)生產(chǎn)放射性核素。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 28 產(chǎn)額的計算 假設(shè) 穩(wěn)定核素 S被入射粒子轟擊生成放射性核素 A，核素 A僅以衰變方式減少并且生成穩(wěn)定核素 B。 初始條件 t=0時， NA＝ 0，則上述微分的方程的解為： ( ) ( 1 )ss AAN tAN t e?? ?? ??? 其放射性活度為： ( ) ( 1 )A tA A A s sA t N N e ?? ? ? ?? ? ? 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 30 4. 輻照靶件的處理 輻照后的靶件處理包括目標(biāo)放射性物理處理、化學(xué)處理及其進(jìn)一步加工成各種放射性制品。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 32 6. 某些重要核素的生產(chǎn)工藝 表 22 反應(yīng)堆生產(chǎn)的一些重要放射性核素 核素 半衰期 核反應(yīng) 靶子物 生產(chǎn)方法 3H 6Li（ n， α） 3H LiMg， LiAl 照射后將靶子在真空中加熱至500℃ ～ 600℃ 以分離 14C 5730a 14N（ n， p） 14C Be3N2，硝酸鋇 靶子用 65%的硫酸溶解，加入 H2O2，生成的 14CO2， 14CO， 14CH4等用 N2氣流帶出，通過 750℃ 的 CuO后，生成的 14CO2用 NaOH吸收，再沉淀成 Ba14CO3 32P 32S（ n， p） 32P 蒸餾純化的硫 照射后于 180℃ 下減壓蒸餾除硫，加入 L1HCl加熱溶解，蒸干，加 Br2水氧化成Sn4+，然后將它吸附在氧化鋯吸附柱上，用 B 另一種是 （ n， γ） 法，即以單質(zhì)碲或碲的各種化合物為原料，入堆 輻照后，碲經(jīng)過 130Te（ n， γ） 131Te和 β 衰變生成 131I，再將 131I從靶 材料中分離出來。第一級吸收柱容積 50mL，第二級吸收柱容積 250mL。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 37 （ 2） 125I循環(huán)回路間歇式生產(chǎn)工藝 生產(chǎn)方式 生產(chǎn) 125I的主要核反應(yīng) IXenXe 1 2 51 2 51 2 4 ?),( ? 目前有兩種生產(chǎn)方法： A 是將 124Xe封裝在不銹鋼筒內(nèi)制成內(nèi)靶，然后置于高純鋁筒內(nèi)做成輻 照靶件入堆輻照。當(dāng)一個可裂變物質(zhì)的靶在反應(yīng)堆內(nèi)照射了 T時間并冷卻 t時間后，裂片核素 i的放射性 Ai可用下式來表示： ( 1 )iiTtiiA NI Y e e??? ???? 式中 N— 可裂變物質(zhì)的原子核數(shù)； I— 中子能量； σ— 裂變截面； Yi— 核素 i的裂變產(chǎn)額； λi— 核素 i的衰變常數(shù)。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 42 3. 裂變產(chǎn)物分離 離子交