【正文】 1 , 021()ttN F N e e????? ?? ???? ? 圖 222 母子體核素活度 時(shí)間曲線 A－母體核素， B－子體核素， C－總活度 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 77 2. 瞬間平衡與長(zhǎng)期平衡 由于發(fā)生器中母體核素的壽命一般都比子體核素的壽命長(zhǎng)，即 由單一子體核素活度公式在 時(shí)，有 12 ?? ?mtt ??2 2 21 1 2 1.N c o n s tN??? ? ???? 像這樣一個(gè)恒定的活度比值的情況稱之為 瞬時(shí)平衡 。它所使用的母體核素也是通過(guò)反應(yīng)堆或加速器生產(chǎn)的。 也有用高富集度 124Xe、 電子加速器，通過(guò) 124Xe（ γ， n） 123Xe核反應(yīng)也可制備 123I。照射后的靶需要經(jīng)過(guò) 化學(xué)方法分離 出 123I。 在農(nóng)業(yè)和環(huán)境保護(hù)中， 47K、 74As、 203Pb 示蹤原子 。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 68 D 輻照靶件的處理 粒子束轟擊后的靶件經(jīng)各種物理、化學(xué)方法處理后，可得到 無(wú)載體的放射性核素 。 ② 外靶方式是將粒子束引出真空室，在真空室外面 照射靶件。 ?采用 α粒子引發(fā)的核反應(yīng)有 （ α， n）、（ α， p）、（ α， 2n） 等。 ? 加速器生產(chǎn)核素時(shí)，入射粒子是帶電粒子，所生成的放射性核素都是 貧中子的核素 。它可用以 加速電子或質(zhì)子 ，通過(guò)輸電帶將噴電針電暈放電的電荷輸送到一個(gè)絕緣的空心金屬電極內(nèi)，使之充電至高電壓以加速帶電粒子。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 57 1. 高壓倍加加速器 這是最早使用過(guò)的用來(lái)加速粒子的高壓裝置。近年來(lái)， 醫(yī)學(xué)診斷 用貧中子放射性核素的消費(fèi)量逐漸增大，有些核素的作用出現(xiàn)了逐漸取代部分反應(yīng)堆生產(chǎn)的放射性核素的趨勢(shì)。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 51 圖 212 IRE裂變同位素99Mo、 131I、 133Xe分離流程圖 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 52 圖 213 純化流程圖 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 53 第三講 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 54 加速器生產(chǎn)放射性核素 用加速器產(chǎn)生的 高速帶電粒子轟擊含有選定的穩(wěn)定核素的靶 ，可制備很多品種的放射性核素。L1的氨水將 99Mo洗提 出來(lái)，即為產(chǎn)品。 溶解完全后，加入碘的載體以進(jìn)一步除去放射性 131I。 冷卻 2d后，一個(gè)靶件將產(chǎn)生 1012Bq99Mo、 1012Bq 131I、 1012Bq 133Xe等裂片元素。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 45 a 235U靶件的制備 圖 29 235U靶件結(jié)構(gòu)圖 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 46 b 235U靶件的輻照及冷卻 輻照條件 ：中子注率量 2 1013cm2在 235U、239Pu提取回收后，其它的裂變產(chǎn)物和超鈾元素全部轉(zhuǎn)入廢液中。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 41 圖 28 不同能量的中子誘發(fā) 235U裂變的質(zhì)量 產(chǎn)額圖 裂變產(chǎn)額 是指是指裂變產(chǎn)物的某一種核素或某一質(zhì)量鏈在重核裂變過(guò)程中產(chǎn)生的幾率。采用這種方法生產(chǎn) 125I，不需要制備 124Xe氣體 靶，并且，該生產(chǎn)辦法相對(duì)簡(jiǎn)單，得到的 125I純度高，生產(chǎn)能力也較 前一種辦法高。L1NaOH。 干法生產(chǎn)裝置 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 36 ① 加熱蒸餾裝置 由管式加熱電爐（帶溫度控制儀）、純化加熱爐、石英舟皿、石英加熱管組成。 131I TeO2 TeO2置于馬弗爐內(nèi)，于 750℃ ～ 800℃下蒸餾，用 NaOH溶液吸收蒸出的 131I 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 34 （ 1） 131I干法生產(chǎn)工藝 A 一種是 （ n， f） 法，即 235U（ n， f） 131I，從輻照后的 235U靶件中分離裂 變產(chǎn)物 131I。L1氨水中，除去過(guò)量氨，用 化學(xué)處理方法 有溶劑萃取法、沉淀法、離子交換法、蒸（干）餾、電化學(xué)法、熱原子反沖法等。s 1）、 熱中子俘獲截面 σs（ b， 1b=1024cm2） 和靶核數(shù) Ns成正比，即核素 A的生產(chǎn)率為 ФσsNs；同進(jìn)它又隨著 λANA的衰變速率而減少。因此，應(yīng)采用盡可能高的中子注量率，以提高目標(biāo)核素的產(chǎn)額。 可采用的辦法有工業(yè) CT、中子照相技術(shù)、 γ譜儀測(cè)量等進(jìn)行 無(wú)損檢測(cè) ！ 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 26 3. 靶件的輻照 選擇合適的輻照條件和保證輻照過(guò)程的安全是至關(guān)重要的。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 24 （ 2） 靶子物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制備 靶件的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 包括 靶筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 、 靶芯的結(jié)構(gòu) （靶子物的形態(tài)）及其在 靶筒內(nèi)的分布方式 設(shè)計(jì)。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 22 1. 放射性核素生產(chǎn)要求反應(yīng)堆提供的條件 A. 高中子注量率 B. 足夠的輻照時(shí)間 C. 反應(yīng)堆運(yùn)行方式 D. 反應(yīng)堆安全保障 一般 5 1013cm2 與 （ n, γ） 反應(yīng)加 β 衰變以及 （ n， p） 反應(yīng)一樣，利用 （ n, α） 反應(yīng)也可以生產(chǎn)無(wú)載體放射性核素。 以 235U為例 ，它在熱中子引起裂變的產(chǎn)物中包括 36種元素的 160多種核素 （ A=72~161）。 ① 通過(guò)（ n, γ ）反應(yīng)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。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 15 反應(yīng)堆生產(chǎn)放射性核素 核反應(yīng)堆上制備放射性核素的方法主要有兩種： （ 1）通過(guò)反應(yīng)堆產(chǎn)生的中子流照射靶子物，直接生產(chǎn)或通過(guò)簡(jiǎn)單處理生產(chǎn)放射性核素，即 （ n，γ） 法 ； （ 2）從輻照后的 235U等易裂變材料產(chǎn)生的裂變產(chǎn)物中分離，即 （ n， f） 法 。加速器能生產(chǎn)的 放射性核素品種較多 ，約占目前已知放射性核素總數(shù)的 60%以上，但它的 產(chǎn)量遠(yuǎn)比反應(yīng)堆生產(chǎn)的小 。此外，從反應(yīng)堆運(yùn)行過(guò)程中核燃料因發(fā)生 裂變核反應(yīng)生成的產(chǎn)物 中也可提取大量的放射性核素。之后，人們通過(guò)反應(yīng)堆、加速器等制備了大量的各種人工放射性核素。kg1 7Be 宇宙射線與 N和 O相互作用 ～ ? 最后都生成穩(wěn)定的核數(shù)。 產(chǎn)量大、品種數(shù)量多、生產(chǎn)成本相對(duì)低 生產(chǎn)能力低，但品種多、所生產(chǎn)的核素多為無(wú)載體、比活度高。 反應(yīng)堆制備 加速器生產(chǎn) 本章中將主要介紹人工放射性核素的制備方法。并有放射性淀質(zhì)生成。g1 3H 宇宙射線與 N和 O相互作用；宇宙線散裂；6Li（ n， p） 3H ～ 103Bq居里夫婦用 α 粒子轟擊鋁發(fā)生核反應(yīng)獲得了 第一個(gè)人工放射性核素 。 分 類 入射粒子的種類 入射粒子的能量 中子核反應(yīng) 帶電粒子核反應(yīng) 光核反應(yīng) 重粒子核反應(yīng) 低能核反應(yīng) （ E50MeV） 中能核反應(yīng)（ 50MeVE1000MeV） 高能核反應(yīng)（ E1000MeV） 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 12 反應(yīng)堆制備 作為人工放射性核素生產(chǎn)的重要設(shè)施之一，反應(yīng)堆可提供不同能譜的中子和較大的輻照空間，具有可同時(shí) 輻照 多種樣品、輻照的樣品量大、靶子制備容易、輻照操作簡(jiǎn)便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。這也是人工放射性核素最重要的來(lái)源之一。由于放射性子體核素伴隨母體核素的衰變而不斷累積，可每隔一定時(shí)間從母體核素中方便地分離出來(lái)并加以收集。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 17 1.（ n, γ） 反應(yīng) （ n, γ） 是生產(chǎn)放射性核素最重要、最常用的核反應(yīng)，利用 （ n, γ） 反應(yīng)可在反應(yīng)堆上生產(chǎn)大多數(shù)元素的放射性核素。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 19 2.（ n, f） 反應(yīng) 235U等易裂變核素俘獲中子發(fā)生 （ n, f）反應(yīng)，生成數(shù)百種裂變?cè)?，因此裂變產(chǎn)物的組成相當(dāng)復(fù)雜。 由于核內(nèi)勢(shì)壘隨原子序數(shù)的增大而增高，因此 ，（ n， p） 反應(yīng)適于制備原子序數(shù)較低的放射性核素，如 14C、 32P、 58Co等。此外，還必須注意靶件在堆內(nèi)輻照時(shí)的 安全性 。 如采用天然或低豐度的靶子元素作靶 ,某些核素要發(fā)生兩次中子俘獲才