放射性元素

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  放射性元素汉语拼音:Fangshexing Yuansu;英语:Radioactive element),元素周期表中钋以后的所有元素的统称。该类元素的所有同位素都具有放射性。放射性元素分为天然放射性元素和人工放射性元素两类。最初从天然产物中发现的放射性元素是

  1789年德国化学家M.H.克拉普罗特发现了铀,1828年瑞典化学家J.J.贝采利乌斯发现了钍。在当时,铀和钍只被看作是一般的重金属元素。直到1896年法国物理学家H.贝可勒尔发现铀的放射性后,科学家们才利用测量放射性的方法,对所有的元素进行了普查。1898年居里夫妇用自制的电离室和静电计,配合以石英压电发生器等设备,用定量测量放射性的方法,对已知元素或其化合物进行了普查。在研究了各种铀矿和钍矿的放射性之后,发现有些矿物的放射性比纯铀或纯钍还强。他们用硫化物沉淀法从沥青铀矿中分离出一种放射性比铀强400倍、化学性质与铋类似的新元素——钋。接着,居里夫妇等又从沥青铀矿中分离出放射性极强的另一种新元素——镭。1899年法国科学家A.-L.德比埃尔氨水稀土元素形成沉淀的方法,从铀矿渣中载带分离出第三种放射性元素——锕。

  铀和钍具有长寿命的同位素,如铀–238的半衰期为4.47×109年,钍–232的半衰期为1.40×1010年,与地球的年龄(4.6×109年)相近,所以可在自然界中长期存在。有些天然放射性元素的半衰期相对于地球而言比较短,但是作为与铀或钍达到平衡的子体,也可在自然界中长期存在,如钋、氡、钫、镭、锕和镤。

用途

  天然放射性元素的应用范围从早期的医学和钟表工业扩大到核动力工业和航天工业等领域。主要用途有:

  1. 核燃料。除铀–235外,铀–238在反应堆中经中子辐照生成的钚–239、钍–232在反应堆中转化成的铀–233,都可用作核燃料。
  2. 中子源。钋(210Po)–铍中子源、镭(226Ra)–铍中子源和钚(239Pu)–铍中子源都有重要用途。
  3. 辐照治疗癌症。镭或氡封于管中制成镭管或氡管,可用于治疗癌症。

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。又称人造元素。它们是……112号元素114号元素

  20世纪20年代末,由第1号元素到第92号元素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年法国科学家约里奥–居里夫妇发现了人工放射性,为人工获得放射性元素开辟了道路。1937年意大利矿物学家C.佩里埃美国物理学家E.G.塞格雷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,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D.R.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G.T.西博格等发现了,开始了超铀元素的合成。

  科学家已陆续合成了20多种超铀元素,进一步发展了元素周期表

人工核反应合成

  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,是唯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。
  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。

  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,钷和锎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。