Для получения радионуклидов используют ядерные реакции. От химической ядерная реакция отличается тем, что в ходе её изменяются ядра, и, следовательно, одни атомы превращаются в другие. В таких реакциях участвуют ядра-мишени атомов различных элементов, а снарядами (бомбардирующими частицами) чаще всего служат нейтроны, протоны, дейтроны (ядра атомов тяжёлого водорода — дейтерия 21H), a-частицы, а иногда также g-кванты с большой энергией или ядра других атомов (более лёгких, чем ядра атомов-мишеней).
Первую ядерную реакцию осуществил в 1919 г. Эрнест Резерфорд. Он облучал a-частицами атомы азота.
Эрнест Резерфорд.
Схема устройства циклотрона. Ускоряемая электрическим и магнитным полем частица движется по развёртывающейся спирали.
Позднее было доказано, что в этом опыте образовались две новые частицы — ядро кислорода-17 и протон: 147N+42Не ®178О+11Н.
Энергия, связанная с ядерными реакциями, неизмеримо больше, чем
энергия любой химической реакции. При протекании ядерной реакции суммарные значения заряда и массовых чисел обязательно сохраняются, например
2713Al+42Не ®3015Р+10n. Именно по этой реакции был впервые получен искусственный фосфор-30.
Если для осуществления ядерной реакции использована положительно заряженная частица-снаряд (протон, a-частица и др.), то при приближении к также положительно заряженному ядру мишени она будет испытывать сильное отталкивание. Для того чтобы преодолеть его, бомбардирующая частица должна иметь очень высокую кинетическую энергию. В некоторых случаях (как, например, в реакции, осуществлённой Резерфордом) a-частице достаточно той энергии, с которой она вылетает из ядра при радиоактивном распаде.
Но чаще всего бомбардирующие частицы разгоняют до гигантских скоростей, используя специальные устройства — ускорители. Создатель так называемого циклического ускорителя (циклотрона) американский физик Эрнест Орландо Лоуренс (1901 — 1958) получил за своё изобретение Нобелевскую премию. С помощью циклотрона стало возможным проводить разнообразные ядерные реакции. Так, в 1937 г. при облучении молибдена дейтронами образовались атомы радиоактивного элемента №43 — технеция. А спустя три года был синтезирован ещё один элемент — астат: 20983Bi+42Не ®21185At+210n.
Проще всего получать искусственные радионуклиды, бомбардируя ядра нейтронами. Нейтроны не несут заряда, и поэтому при приближении к ядру-мишени они не испытывают отталкивания. Более того, нейтроны приходится замедлять: чем медленнее движется нейтрон, тем, как правило, выше вероятность его захвата ядром. При поглощении нейтронов возникают новые радиоактивные ядра, испытывающие b-распад. С помощью нейтронов можно синтезировать радионуклиды большинства химических элементов.
Ещё один источник радионуклидов — продукты, возникающие при работе ядерного реактора. В нём протекает так называемая цепная реакция вынужденного деления ядер реакторного горючего: урана-235 или плутония-239. После поглощения нейтрона ядро урана или плутония испытывает вынужденное деление, что приводит к образованию двух новых (обычно радиоактивных) ядер элементов середины периодической системы, и одновременно освобождаются два-три нейтрона. Эти нейтроны вызывают деление ещё двух-трёх ядер урана или плутония и т. д. В результате в продуктах деления накапливаются многочисленные радионуклиды, которые выделяют из отработанного ядерного горючего. Эти радионуклиды находят применение в медицине, в научных исследованиях.
Источник: Мир Энциклопедий Аванта+
Авторы: Андрей Дроздов, Илья Леенсон, Дмитрий Трифонов, Денис Жилин, Александр Серов, Андрей Бреев, Андрей Шевельков, Вадим Ерёмин, Юлия Яковлева, Оксана Рыжова, Виктория Предеина, Наталья Морозова, Алексей Галин, Сергей Каргов, Сергей Бердоносов, Александр Сигеев, Оксана Помаз, Григорий Середа, Владимир Тюрин, Антон Максимов, Вячеслав Загорский, Леонид Каневский, Александр Скундин, Борис Сумм, Игнат Шилов, Екатерина Менделеева, Валерий Лунин, Абрам Блох, Пётр Зоркий, Александр Кури, Екатерина Иванова, Дмитрий Чаркин, Сергей Вацадзе, Григорий Серела, Анастасия Ростоцкая, Александр Серое, Анастасия Сигеева
Информация
Посетители, находящиеся в группе
Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
