人工放射性核素的生產與應用

beck看世界 發佈 2020-01-08T13:42:02+00:00

在自然界人類目前已發現的天然放射性核素約有50多種。含有這些天然放射性核素的礦石(或其它類型的原礦)品位較低,開採提取困難,種類有限,應用範圍較窄。例如地殼中鈾的平均含量約為百萬分之二點五,即平均每噸地殼物質中約含2.5克鈾。實際上目前國內開採的硬岩型鈾礦石,其鈾含量需要達到0.

在自然界人類目前已發現的天然放射性核素約有50多種。含有這些天然放射性核素的礦石(或其它類型的原礦)品位較低,開採提取困難,種類有限,應用範圍較窄。例如地殼中鈾的平均含量約為百萬分之二點五,即平均每噸地殼物質中約含2.5克鈾。實際上目前國內開採的硬岩型鈾礦石,其鈾含量需要達到0.05%以上,否則當前技術下基本沒有開採利用價值。而當如此低含量的鈾礦石開採出來後,依然不能直接利用,需要進行濃縮,根據國際原子能機構的定義,豐度為3%的鈾-235為核電站發電用低濃縮鈾,鈾-235豐度大於80%的鈾為高濃縮鈾,其中豐度大於90%的稱為武器級高濃縮鈾,主要用於製造核武器。

因此在人類發現並開始利用放射性核素後,開始嘗試生產人工放射性核素。當前,已知的2000多种放射性核素中,絕大多數由人工生產,極大豐富了放射性核素的應用範圍,在國防、工農業、醫療等領域均有較好的利用。

人們利用核反應來生產人工放射性核素。主要方法有三種,一是反應堆製備、二是加速器製備、三是核素髮生器製備。

在可控核反應中,反應堆生產了絕大多數的常用人工放射性核素。反應堆製備人工放射性核素有兩個途徑,一種是靶材料俘獲中子生成放射性核素,另一種是中子轟擊重核發生裂變反應產生放射性核素。反應堆可以生產Kr-85、Sr-89、Zr-95、Nb-95、I-131、Cs-137等多种放射性核素。

這裡談談常見的I-131和Cs-137的應用。

I-131(碘131),常用碘化鈉診斷和治療甲狀腺疾病及製備碘標記化合物。

Cs-137(銫137),常用於工業探傷、密度測量,或者農業輻照育種,或者醫療器械的殺菌,或者同位素電池(核電池)。

加速器可以生產種類豐富的放射性核素,目前主要用於醫療,具體有C-11、N-13、Ga-67、In-111、I-123。

其中,Ga-67(鎵67)可用於淋巴瘤治療過程中的掃描顯像,腫瘤和炎症的定位診斷和鑑別診斷。

核素髮生器主要利用短半衰期放射性核素生產其它核素,也常被用來生產醫用放射性核素。


本文由Beck編寫。

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