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第20章 人工放射性元素

最初通过人工核反应合成而被鉴定的放射性元素。它们是锝、钷、砹、镎、钚、镅、锔、锫、锎、锿、镄、钔、锘、铹、104、105、106、107、108和109号元素。

发现20世纪20年代末,由第1号元素氢到第92号元素铀组成的元素周期表只剩下43号、61号、85号和87号四个空位。人们用各种方法寻找这四种“空位元素”。

1934年法国科学家F.约里奥-居里和I.约里奥。居里发现了人工放射性,为人工获得放射性元素开辟了道路。1937年意大利矿物学家佩列尔和美国物理学家塞格雷在加利福尼亚大学劳伦斯-伯克利实验室用回旋加速器加速的氘核轰击钼靶,通过下述核反应98Mo(d,n)99Tc合成了锝,这是人类首次用人工的方法制造出来的元素。1940年美国科学家科森等用加速的α粒子轰击铋靶,合成了85号元素砹。同年,美国化学家E.M.麦克米伦等发现了镎、西博格等发现了钚,开始了超铀元素的合成。

几十多年来,已陆续合成了十几种超铀元素,进一步发展了元素周期系。人工放射性元素的发现和重要性质见表人工放射性元素的发现、人工放射性元素的发现续表。

来源人工放射性元素是通过人工核反应合成的。合成的方式有:①反应堆中子辐照合成,可合成的最重的核素是镄257,是惟一能获得可称量超铀元素的方法。②从辐照过的核燃料中提取,核燃料在反应堆中经中子辐照发生裂变反应,能产生大量裂变产物,锝和钷即可从中提取(见裂变产物化学)。③用加速器加速粒子轰击合成,粒子轰击由各种重元素制成的靶,通过核反应可合成绝大多数超铀元素。④热核爆炸合成,热核爆炸装置中的铀核在大约10-7~10-8秒的时间内,多次俘获中子,形成极富中子的铀同位素,再经一系列的β-衰变,即可得到重超铀元素。

应用金属锝及其合金在低温下是超导体,可用于火箭、计算机和受控热核反应装置中。钷147是理想的示踪原子,可用作纯β放射源,用钷制成的荧光物可用于航标灯,钷也是制作核电池的燃料之一。钚239可用作核燃料;其他超铀元素的应用有放射性示踪剂、核热源、核电池和中子源等方面。

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