【正文】 反應(yīng)直接生成的放射性核素 均為靶元素的同位素 ，不能通過化學(xué)方法將目標(biāo)核素與其靶子元素進(jìn)行分離，因此，所制備的放射性核素一般都是有載體的。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 14 核素發(fā)生器制備 將反應(yīng)堆和加速器生產(chǎn)的某些放射性核素制成放射性核素發(fā)生器，可為遠(yuǎn)離反應(yīng)堆和加速器的地方提供 短壽命放射性核素 。 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。 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。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。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 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。 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。 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 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)。 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 。 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。 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 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。 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。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 42 3. 裂變產(chǎn)物分離 離子交換分離 溶劑萃取分離 萃取色層分離 沉淀分離法 其它方法 A 裂片元素的分離方法 選擇性好，回收率高、易于實現(xiàn)自動化操作、易于放射性屏蔽 簡便、快速、選擇性高、易于連續(xù)操作和遠(yuǎn)距離控制 對于性質(zhì)相似的元素的分離更能顯示其優(yōu)越性 操作繁雜、程序冗長、回收率和去污率較低 超臨界流體萃取法和采用離子液體為萃取介質(zhì)的方法 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 43 B 長壽命裂片元素及超鈾元素的分離 目前，長壽命裂片核素及超鈾核素主要從核動力堆卸出的乏燃料中提取。s 1， 輻照 4d~7d。經(jīng)處理后的反萃液加入氧化鋁色譜柱 ， 99Mo被氧化鋁所吸附，然后用 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 55 加速器生產(chǎn)反射性核素的發(fā)展簡史 自 1934年人工放射性核素發(fā)現(xiàn)后，回旋加速器就用于放射性核素的制備，使人工放射性核素在短短三年內(nèi)就從 3個增加到 197個。雖然加速后粒子的能量不高，一般在 1MeV左右，但用它得到的高速粒子數(shù)量大，束流強(qiáng)，因此至今仍有實驗室使用它來加速粒子。 加速器生產(chǎn)放射性核素也有一些 缺點 ，如大部分核素的生產(chǎn)能力要比反應(yīng)堆生產(chǎn)小得多，生產(chǎn)成本高；制備靶及靶子冷卻技術(shù)難度大；較短的半衰期使它的使用范圍（時間、空間）受到限制。這種核反應(yīng)截面隨入射粒子通量變化的函數(shù)關(guān)系，稱 激發(fā)函數(shù) 。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 70 加速器生產(chǎn)放射性核素 123I 1. 直接法制備 直接法制備 123I需要中、低能加速器，用質(zhì)子或氘在富集 Te同位素上引發(fā)核反應(yīng)。它通過簡單的操作，能定期從長壽命的母體核素中分離出短壽命子體核素，為短壽命子體核素的應(yīng)用，特別是在那些遠(yuǎn)離反應(yīng)堆和不具備加速器的地方應(yīng)用提供了有利條件。 21 ?? ? 2211 NN ?? ? 21 AA ?當(dāng) 且 t足夠大時，有 或 此時，母子體核素活度幾乎相等，這種平衡稱為 長期平衡 。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 81 醫(yī)用放射性核素發(fā)生器應(yīng)具備的條件 ? 子體核素有 適當(dāng)長短的半衰期、合適的輻射類型和能量。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 84 圖 224 裂變 99Mo99mTc發(fā)生器制備工藝流程及環(huán)境區(qū)域劃分示意圖 99Mo99mTc發(fā)生器制備工藝流程及環(huán)境區(qū)域劃分 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 85 2. 裂變型 99Mo99mTc發(fā)生器的主要制備工序 柱填料的預(yù)處理 柱填料裝柱 裂變 99Mo料液上柱及預(yù)淋洗 柱填料主要為三氧化二鋁。mL1 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用 87 B 凝膠型 99Mo99mTc發(fā)生器 由于 235U靶件制備及裂變 99Mo提取工藝復(fù)雜，設(shè)備投入巨大，并需要處理大量強(qiáng)放射性廢物，限制 了 99Mo99mTc發(fā)生器在核技術(shù)水平較低的國家和地區(qū)的使用，因此，許多發(fā)展中國家開展了99Mo99mTc發(fā)生器的其它生產(chǎn)方法研究。裝柱的凝膠粒度越小，發(fā)生器的淋洗效率越高，但粒度太小，發(fā)生器淋洗困難，容易發(fā)生堵塞情況。由于 短壽命核素的應(yīng)用是醫(yī)學(xué)檢查、診斷的