Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Использование ядерных реакций для получения радиоактивных изотопов

    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]


    Одним из важнейших типов ядерных процессов, дающим возможность получения радиоактивных изотопов почти всех элементов, является реакция радиационного захвата нейтронов [31, 32]. Широкое использование этой реакции связано, прежде всего, с наличием мощных источников нейтронов (ядерных реакторов). [c.23]

    ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ [c.64]

    Изучение закономерностей ядерных превращений имеет решающее начение для установления свойств ядер, природы ядерных сил и создания теории строения ядра. Изучение ядерных реакций имеет п большую практическую ценность. Это прежде всего использование ядерной энергии в практических целях, искусственное получение новых химических элементов, разнообразных радиоактивных изотопов и пр. Развитие техники ускорения частиц впервые позволило воссоздавать в лаборатории процессы, приближающиеся к происходящим и земной коре и космическом пространстве, что дает возможность представить генезис химических элементов в природе. [c.662]

    Исторически одна из первых ядерных реакций была выполнена с использованием алюминия в качестве мишени при облучении ядер атомов указанного элемента а-частицами полония по реакции кХ - (а, п) Р был получен один из первых радиоактивных изотопов — радиофосфор. [c.425]

    Изучение закономерностей ядерных превращений важно для установления природы ядерных сил и создания теории строения ядра. Изучение ядерных реакций имеет и большую практическую ценность. Это прежде всего использование ядерной энергии, искусственное получение новых химических элементов, разнообразных радиоактивных изотопов. Развитие техники ускорения частиц позволило воссоздавать [c.13]

    В ядерной энергетике — топливо для атомных и для проектируемых термоядерных электростанций, изготовление мишеней для инерциального термоядерного синтеза, применения, основанные на малом или, наоборот, большом сечении поглощения нейтронов теми или иными изотопами (конструкционные материалы в реакторостроении, замедлители и поглотители нейтронов), использование изотопов для получения других стабильных и радиоактивных изотопов в ядерных реакциях на ускорителях и реакторах. [c.37]

    В результате ядерной цепной реакции деления урана или плутония в реакторах устанавливается постоянный поток нейтронов. В то время как нейтроны и энергия, освобождаемые при каждом расщеплении атома, используются или для производства электро-и тепловой энергии, или для создания плутония, или для осуществления иных ядерных реакций, осколки деления накапливаются в виде отходов. По мере своего накопления осколки деления поглощают нейтроны и уменьшают число делящихся атомов, тем самым отравляя реактор. По этой причине тепловыделяющий элемент (ТВЭЛ) периодически извлекают из реактора и оставшееся в нем ядерное топливо очищают от осколков до первоначальной степени чистоты. Удаляемые таким образом продукты деления являются совокупностью элементов, относящихся к середине периодической таблицы. Большинство из них — радиоактивные изотопы, которые, испуская р- и у-радиацию, превращаются в стабильные элементы. Многие изотопы имеют очень короткие периоды полураспада. Ряд изотопов распадается наполовину примерно за год. В настоящее время возможно получение ТВЭЛ, в которых ядерное топливо используется до такой степени, когда уже экономически невыгодно вновь восстанавливать и выделять делящиеся вещества. Продукты деления в таком случае можно было бы оставлять в оболочке и, применяя довольно простую технику перемещения отработанных элементов из зоны реакции, использовать их еще раз как источники радиации очень высокой активности. Применение таких отработанных элементов в промышленности помогло бы разрешению проблемы удаления и использования радиоактивных отходов. [c.92]


    Для того, чтобы по возможности без потерь применить для различных исследовательских целей радиоактивные изотопы, полученные одним из разобранных выше способов, часто бывает необходимо получить их в концентрированном виде. Особое значение имеет получение концентрированных препаратов, когда нужно исследовать очень малые системы, например обмен веществ в хромосомах у насекомых и т. д. Коэфициент необходимого обогащения, согласно табл. 2, определяется как отношение веса неактивного вещества, в котором первоначально получается радиоактивный изотоп в практически невесомом количестве, к весу неактивного вещества, допустимому для решения поставленной задачи. Порядок величины весового количества неактивного вещества, которое необходимо употреблять при различных ядерных реакциях, приведен в верхней строке табл. 2. Особенно большая начальная концентрация радиоактивных изотопов получается при реакциях с непосредственным облучением тонкой мишени [так, например, реакции (d, а), (d, п), (d, 2п), (d, р)], когда толщина ее —такого же порядка, как пробег бомбардирующих частиц. Например, при бомбардировке натрия ( Na) дейтонами с энергией в 8 MeV для полного использования пробега дейтонов достаточна толщина мишени, равная 0,7 мм, что при поверхности мишени, равной 10 см составляет лишь 68 мг Na. [c.30]

Таблица Кларка и Ирвина, воспроизводимая ниже, содержит следующие данные. В столбцах первом и втором приведены исследованные радиоактивные изотопы и их периоды полураспада. В третьем столбце указан тип испускаемой ими радиации. Столбец четвертый содержит схему ядерной реакции, выход которой исследовался, а пятый — ссылку на работу, в которой эта реакция исследовалась. Столбец шестой дает нижнюю границу энергии дейтонов, необходимой для осуществления этой реакции. В столбце седьмом приведен выход, получаемый длл толстой мишени, состоящей из чистого элемента (естественная смесь изотопов). Наконец, в столбце восьмом указаны практически использованные вещества мишеней и фактор, на который следует умножить выход, приведенный в столбце седьмом, для получения выхода, наблюдаемого с этой мишенью. <a href="/info/352861">Таблица Кларка</a> и Ирвина, воспроизводимая ниже, содержит <a href="/info/1375331">следующие данные</a>. В столбцах первом и втором приведены <a href="/info/573053">исследованные радиоактивные изотопы</a> и их <a href="/info/2628">периоды полураспада</a>. В третьем столбце указан тип испускаемой ими радиации. Столбец четвертый содержит <a href="/info/573446">схему ядерной</a> реакции, выход <a href="/info/1748386">которой исследовался</a>, а пятый — ссылку на работу, в которой эта <a href="/info/1593320">реакция исследовалась</a>. Столбец шестой дает <a href="/info/140733">нижнюю границу</a> энергии дейтонов, необходимой для осуществления <a href="/info/118059">этой реакции</a>. В столбце седьмом приведен выход, получаемый длл толстой мишени, состоящей из <a href="/info/348168">чистого элемента</a> (<a href="/info/411785">естественная смесь</a> изотопов). Наконец, в столбце восьмом указаны <a href="/info/986748">практически использованные вещества</a> мишеней и фактор, на <a href="/info/1466924">который следует</a> умножить выход, приведенный в столбце седьмом, для <a href="/info/419227">получения выхода</a>, наблюдаемого с этой мишенью.
    Что касается неисчерпаемых ресурсов атомной энергии, то масштабы и темпы ее освоения в промышленности зависят от ряда условий от ресурсов исходного сырья (в основном уранового и ториевого), от техники и стоимости его переработки, от методов превращения и использования энергии, от безопасности труда и других техно-экономических моментов. Несомненно, однако, что атомная энергетика открывает возможности достижения сверхвысоких температур, предел которых будет определяться лишь термической стойкостью материалов аппаратуры. Атомная энергетика позволит осуществлять новые ядерные реакции разложения, синтеза и превращения элементов, получения многочисленных изотопов (в том числе радиоактивных) и расширит возможности использования мощных радиоактивных и более мягких излучений. Кроме того, при получении изотопов путем обработки радиоактивных элементов быстрыми элементарными частицами выделяется весьма большое количество тепла, которое в виде горячей воды, пара и других тепловых отходов может быть использовано в промышленности. [c.118]

    Еще более сильное действие на молекулы оказывают ядерные излучения (у-излучение, протоны, нейтроны и др.) и рентгеновское излучение. Раздел химии, занимающийся вопросами химического действия этих излучений, называется радиационной химией. В отличие от нее радиохимией называют химию радиоактивных элементов, в частности химию меченых атомов . Радиационная химия развивается в связи с развитием ядернсй физико-химии и ядерной энергетики. Атомные реакторы, ускорители частиц, радиоактивные изотопы дают разнообразные очень мощные потоки частиц, которыми все больше начинают пользоваться для осуществления химических реакций. Эти излучения рвут связи, выбивают отдельные атомы, порождают радикалы и ионы, а затем идут перегруппировки связей и возникают новые. Например, вместо двухстадийного обычного химического получения фенола из бензола можно получать это важнейшее вещество из бензола и воды в одностадийном процессе с использованием ядерных излучений. При этом из воды получаются радикалы ОН и Н и бензол далее реагирует по схеме [c.57]

    Дистилляционные методы, основанные на большой летучести элементарного астатина, использованы для выделения астатина из висмута, золота и других элементов, облученных а-частицами или многозарядными ионами [31, 40, 46, 59, 62, 63, 83, 117, 128, 141]. Образующийся в этих ядерных реакциях астатин является основным продуктом, вклад других радиоактивных ядер незначителен [17, 153], и получение радиохимически чистого астатина сводится к отделению его от материала мишени, а также от радиоактивных изотопов полония, свинца и таллия [46]. Поэтому дистилляционные методы позволяют получать астатин в радиохимически чистом состоянии без переведения мишени в раствор. После облучения мишень нагревают в токе воздуха, инертного газа или вакууме до температуры 300—600° С и улавливают астатин, конденсирующийся на охлаждаемой жидким азотом поверхности стеклянной ловушки [46, 128, 141]. Для уменьшения содержания полония проводят повторную дистилляцию. Выход астатина при использовании висмута в качестве мишени и сравнительно низких температур очень мал (5—15%), что является недостатком этого метода (при температурах свыше 600 °С начинает возгоняться и висмут). Предполагают [42], что низкий выход астатина обусловлен образованием нелетучих соединений астатина с висмутом. Так, нагревание висмутовой мишени на воздухе при 700—800° С способствует более эффективной дистилляции астатина (— 80%), по-видимому, за счет разложения этих нелетучих соединений астатина. Для повышения выхода астатина до 30% Аппельман [31] предложил проводить дистилляцию следующим образом. [c.254]


    Изучение ядерных реакций интересно не только с научной точки зрения (что связано с возможностью более детального исследования строения и свойств атомных ядер, а также получения данных, проливающих свет на природу ядерных сил), но и имеет очень большое практическое значение. Это вызвано следующими обстоятельствами. Как уже указывалось, число естественных радиоактивных элементов весьма ограниченно большая часть их— это радиоактивные изотопы элементов, расположенных в конце периодической системы. В то же время потребности народного хозяйства в радиоактивных изотопах, необходимых для использования в качестве источников излучений и при проведении специальных научных исследований методом меченых атомов , значительно превышают те возможности, которые предоставляет экспериментатору природа. Поэтому искусственное получение изотопов при помощи соответствующих ядерных реакций (причем именно тех изотопов, которые необходимы для проведения той нли иной конкретной работы) открывает перед исследователями и мнженерами фактически неограниченные возможности. [c.35]

    Из изотопных источников излучений наиболее широкое применение в качестве источника у-излучения получил Со , приготовляемый в ядерном реакторе по реакции Со (п, y) Со . Используется такжо slз выделяемый из продуктов деления (осколков) тяжелых ядер. Важной проблемой является использование у- и Р-излучений смеси осколков в виде концентратов , получающихся после химич. переработки тепловыделяющих элементов ядерного реактора (ТВЭЛ). Эффективность этих И. я. и. определяется временем, прошедшим от момента остановки реактора до их использования в радиационном аппарате, и возможностью получения концентратов с необходимой уд. активностью. При использовании изотопных источников у-излучения (в частности, Со ) с большой уд. активностью удается создать мощности поглощенных доз до 10 —10 рад сек. В качестве источников р-излучения применяют Sr , выделяемый из продуктов деления урана и прорращающийся в дочернин радиоактивный изотоп Y , также являющийся Р-излучателем Р , приготовляемый в ядерном реакторе но реакции Р (п, у)Р , и др. В качестве источников а-излучения используются Rn, Po i . Изотопные источники применяются в установках, предназначенных для облучения разнообразных объектов (универсальные установки), или в специализированных аппаратах, предназначенных для проведения определенных радиационно-химич. процессов. Преимущества изотопных источников излучений состоят в их простоте и безотказности в эксплуатации время действия практически определяется периодом полураспада изотопа. [c.168]

    Если количественный перенос вещества не является необходимым, тонкие однородные образцы можно приготовить одним из методов, описанных в разделе, посвященном способам приготовления мишеней напылением в вакууме, электроосаждением, методами электрофореза или электрораспыления [1, 2, 26]. Напыление путем испарения с накаленной проволоки можно использовать для прдготовления образцов из большинства элементов. В некоторых случаях процесс можно проводить даже на воздухе например, при нагревании таких летучих элементов, как полоний или астатин, их можно сконденсировать непосредственно на подложке, расположенной над нагреваемым объектом. В большинстве случаев используют простые вакуумные установки. Применение установок с хорошо продуманной конструкцией испарителя и приемника позволяет производить перенос радиоактивного вещества преимущественно в заданном направлении и, таким образом, избежать потерь. Конденсацию вещества можно проводить даже на тонкой полимерной пленке, если в условиях напыления она не разрушается теплом, исходящим от накаленной проволоки. При использовании метода напыления желательно сначала нагреть проволоку до температуры несколько более низкой, чем необходимая для испарения наносимого материала. Таким образом избавляются от летучих примесей и только после этого помещают подложку образца в нужное положение и доводят температуру до необходимого уровня. Специальные методы получения тонких радиоактивных препаратов разработаны для тех случаев, когда соответствующий изотоп образуется в ходе радиоактивных превращений, в особенности при а-распаде. В этом случае энергию отдачи ядра, образующегося приа-распаде, используют для отделения дочернего продукта от исходного вещества и для его переноса на расположенную рядом пластину-коллектор. Аналогично энергию отдачи можно использовать для перенесения продуктов ядерной реакции из тонкой мишени на фольгу-коллектор, расположенную по ходу пучка, выходящего из облучаемой мишени. Такого рода методы особенно широко используются при исследовании короткоживущих изотопов трансурановых элементов, образующихся при облучениях на ускорителе. [c.411]


Смотреть страницы где упоминается термин Использование ядерных реакций для получения радиоактивных изотопов: [c.41]    [c.3]    [c.159]   
Смотреть главы в:

Радиоактивные индикаторы в химии основы метода Издание 2 -> Использование ядерных реакций для получения радиоактивных изотопов




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Изотопы радиоактивные

Радиоактивность использование

Радиоактивность. Ядерные реакции

Реакции ядерные



© 2024 chem21.info Реклама на сайте