ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение радиоактивных изотопов по ядерным реакциям из "Радиохимия" Получение радиоактивных изотопов по ядерным реакциям осуществляется облучением мишеней в ядерном реакторе нейтронами и на ускорителях (циклотрон, бетатрон, линейный ускоритель, нейтронный генератор) дейтронами, протонами, а-частицами, нейтронами, фотонами или ядрами легких элементов (кислород, азот, углерод и т. п.). [c.233] Ядерные реакции могут протекать как с медленными, так и с быстрыми нейтронами. С медленными нейтронами осуществляется реакция п, у с образованием изотопа исходного элемента мишени. При этом отделение образовавшегося радиоактивного изотопа от материнской мишени можно осуществить только в том случае, если можно воспользоваться эффектом отдачи, т. е. использовать для облучения сложные соединения типа солей кислородных кислот, комплексных или внутрикомплексных соединений, органич е-ских соединений, в которых радиоактивный изотоп после ядерной реакции находится в иной химической форме, чем исходный элемент в мишени. Отделение возможно и в том случае, если материнский и дочерний изотопы находятся после ядерного превращения в разных фазах.. Например, материнский изотоп взят в виде суспензии, а дочерний оказывается в растворе или материнский осажден на ионите в виде комплекса, а дочерний появится в ионном состоянии и легко смывается с колонки. С некоторыми легкими ядрами медленные нейтроны реагируют по п, р- и п, а-реакциям с образованием элементов с меньшим порядковым номером, чем у элемента мишени, например из лития получается тритий по реакции Ы(п, а) Н. Кроме того, по п, у-реакции может идти образование изотопа элемента с порядковым номером на единицу большим, чем у исходного элемента мишени, путем захвата нейтрона с последующим распадом получившегося радиоактивного изотопа. [c.233] На быстрых нейтронах осуществляются для любых химических элементов, п, р п,а я др. реакции с изменением заряда ядра атома, а также реакция п, 2п, приводящая к образованию изотопа элемента мишени с массовым числом на единицу меньшим, чем у исходного. [c.233] Эти реакции являются пороговыми и их сечение зависит от энергии нейтронов. [c.233] Функция N ОТ t В этом случае проходит через максимум и имеет вид кривой 2, показанной на рис. 8.19. Следовательно, при больших потоках и временах облучения выход радиоактивного изотопа становится более низким, чем указанный выше. [c.235] Источниками нейтронов служат урановый ядерный реактор, нейтроновый генератор, циклотрон, лабораторные источники (по-ЛОНИЙ-, радий-, плутоний-, актиний-бериллиевый и др., приведенные в табл. 8.1). [c.235] Энергия нейтронов, получающихся с помощью ускорителей, зависит от типа ускорителя, точнее от энергии разгоняемых в ускорителе дейтронов, падающих на литиевую или бериллиевую мишень. [c.236] Поток нейтронов в ускорителе является функцией энергии дейтронов и характеризуется кривой рис. 8.19, из которой видно, что лишь при больших энергиях могут быть получены значительные потоки нейтронов. Дейтронный ток в циклотронах составляет величины порядка 1—100 мка. Лабораторные источники нейтронов маломощны, и обычно поток нейтронов в них не превышает 10 нейтронов сек. Радий-бериллиевый источник, содержащий 1 г радия, дает около W нейтронов сек. Энергии нейтронов таких источников неоднородны. Максимальная энергия для радий-бериллиевого источника 13 Мэв и для полоний-бериллиевого источника И Мэв. [c.236] Быстрые нейтроны могут быть замедлены с помощью замедлителей нейтронов, в качестве которых применяют вещества, содержащие легкие элементы — водород, дейтерий, углерод и т. п. В реакторах в качестве замедлителей обычно применяют тяжелую воду и графит, а в лабораторной технике — парафин. [c.237] В производстве изотопов для осуществления п, у-реакции практически используют только ядерный реактор. [c.237] Время облучения выбирают в зависимости от периода полураспада получаемого радиоактивного изотопа. Оно составляет обычно для короткоживущих изотопов от одного до нескольких периодов полураспада и для долгоживущих (более 3-х месяцев) — от 3-х месяцев до нескольких лет. [c.237] К мишеням для облучения в ядерном реакторе предъявляется ряд требований объем мишеней должен быть минимальным, так как стоимость облучения зависит от загрузки каналов реактора, объем которых лимитирован мишень должна быть взрывобезопасной, радиационно и термически устойчивой состав и чистота мишени должны быть такими, чтобы отсутствовали ядерные реакции, приводящие к образованию примесных радиоактивных изотопов. В связи с этим оптимальными для облучения являются простые вещества высокой чистоты, окислы и для небольших времен облучения— карбонаты. Использование хлоридов для получения радиоактивных изотопов щелочных металлов приводит к параллельному образованию из хлора радиоактивных изотопов и по реакциям С1(ге, уо) 5, з СГ(п, а) Р и хлора по реакции С1(га, у) С1. В этом случае перед использованием необходима химическая переработка мишени с целью разделения изотопов С1, и щелочного металла. [c.237] В производственных условиях в большинстве случаев для облучения применяют такие мишени, в которых образуется минимальное количество примесей и которые не требуют очистки, а химическая переработка их проста. Однако иногда очистка радиоактивного изотопа от сопутствующ,их примесей необходима. Методы очистки описаны ниже. [c.238] При облучении ряда элементов медленными нейтронами образуются радиоактивные изотопы, которые в результате -распада превращаются в радиоактивные изотопы следующего элемента в периодической системе за элементом мишени. Так, при облучении нейтронами теллура по реакции Те(п, у) Те образуется радиоактивный изотоп теллура Те, который при р--распаде превращается в Аналогично протекает образование из радиоактивного изотопа золота и ряда других изотопов. [c.238] Материнский изотоп удобно адсорбировать на хроматографической колонке, а дочерний вымывать из нее по мере накопления подходящим растворителем. [c.238] Для легких ядер с низким потенциальным барьером наряду с протеканием реакции в ядерном реакторе с нейтронами с энергией в несколько Мэв могут проходить пороговые реакции п, р и п. а. [c.238] В случае облучения LiF мишень для отделения образовавшегося трития нагревают в вакууме. Отделяющийся тритий окисляют над нагретой окисью меди до воды. [c.239] Можно применять и другие мишени, например S2, сульфаты и т. п. После облучения сероуглерода его обрабатывают концентрированной HNO3, затем S2 отгоняют. В азотнокислом растворе остается РО . Очистка от примесей проводится так же, как и при облучении элементарной серы. [c.239] При облучении нейтронами I4 образовавшийся радиоактивный фосфор извлекают аналогично описанному выше для сероуглерода. Примесями в этом случае являются С1 и S, отделение от которых описано ниже. [c.239] Вернуться к основной статье