放射性核素的制备
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共同特点 ✰ 起始都是长寿命元素，寿命大于或接近地球。 ✰ 中间产物都有放射性气体氡。并有放射性淀质生成。 ✰ 最后都生成稳定的核数。
2020/5/11
核技术应用
6
1. 钍系—4n系 • 4n表示系中各核素的质量数为4的倍数
• 其起始元素是 23920T通h 过一系列α衰变最后生成208Pb(稳定)
① 通过（n, γ）反应直接生成所需要的放射性核素
例如59Co（n, γ）60Co、191Ir（n, γ）192Ir、31P（n, γ）32P等。由于（n, γ）反应直接生成的放射性核素均为靶元素的同位素，不能通过化学方 法将目标核素与其靶子元素进行分离，因此，所制备的放射性核素一般 都是有载体的。
目前放射性核素生产最主要的方式之一
加速器生产
生产能力低，但品种多、所生产的核素多 为无载体、比活度高。
本章中将主要介绍人工放射性核素的制备方法。
2020/5/11
核技术应用
3
2.1 放射性核素的来源
天然放射性核素
分
从自然界存在的矿石中提取
类
人工放射性核素
通过人工干预的核反应制备
核反应堆生产、加速器生产和核素发生器
第二章 放射性核素的制备
主要内容
➢放射性核素的来源 ➢反应堆生产放射性核素 ➢加速器生产放射性核素 ➢放射性核素发生器
2020/5/11
核技术应用
2
引言
核技术应用的基础是射线与物质的相互作用，这些射线可由反应堆、 加速器直接提供，也可由放射性同位素衰变获得。
反应堆制备
产量大、品种数量多、生产成本相对低
2020/5/11
核技术应用
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2.1.1 天然放射性核素
天然放射性核素
原生放射性核素
宇生放射性核素
原始存在于自然界中
宇宙射线与大气和地表中的 物质相互作用生成
2020/5/11
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原生放射性核素
由三个天然放射性衰变系组成，即钍系(232Th或4n系)，铀 系（238U系或4n+2系），锕系（235U系或4n+3系)
4. 镎系—4n+1系 • 表示衰变系中各核素的质量数为4的倍数+1 • 其起始元素是237Np通过一系列α衰变最后生成209Bi(稳定) • 此系非天然放射性，在40年代，已通过各种核反应方法合成了这一放 射系的所有成员。其衰变子体中无放射性气体氡（Rn）
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宇生放射性核素
入 低能核反应（E<50MeV）
射 粒
中能核反应
子 （50MeV<E<1000MeV）
的
能 量
高能核反应 （E>1000MeV）
2020/5/11
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反应堆制备
作为人工放射性核素生产的重要设施之一，反应 堆可提供不同能谱的中子和较大的辐照空间，具有 可同时辐照多种样品、辐照的样品量大、靶子制备 容易、辐照操作简便、成本低廉等优点。此外，从 反应堆运行过程中核燃料因发生裂变核反应生成的 产物中也可提取大量的放射性核素。
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2.2.1 中子核反应及其特点
中子不带电，当它与原子核作用时，由于 不存在库仑势垒，因此不同能量的中子均能 引发核反应。
最主要的核反应类型有（n，γ）、（n， p）、（n，α）、（n，f）、（n，2n）， 以及多次中子俘获。
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1.（n, γ）反应
（n, γ）是生产放射性核素最重要、最常用的 核反应，利用（n, γ）反应可在反应堆上生产大 多数元素的放射性核素。
6Li（n，p）3H 宇宙射线与N和O相互作用
天然活度 ～15Bq·g-1 ～1.2×10-3Bq·kg-1 ～0.01Bq·kg-1
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2.1.2 人工放射性核素
1934年，法国科学家约里奥·居 里夫妇用α粒子轰击铝发生核反应 获得了第一个人工放射性核素。之 后，人们通过反应堆、加速器等制 备了大量的各种人工放射性核素。
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2.2 反应堆生产放射性核素
核反应堆上制备放射性核素的方法主要有两种：
（1）通过反应堆产生的中子流照射靶子物，直 接生产或通过简单处理生产放射性核素，即（n， γ）法； （2）从辐照后的235U等易裂变材料产生的裂变 产物中分离，即（n，f）法。
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核技术应用
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核素发生器制备
将反应堆和加速器生产的某些放射性核素制成放射性核素发生器， 可为远离反应堆和加速器的地方提供短寿命放射性核素。
所谓放射性核素发生器就是一种可从较长半衰期的母 体核素中不断分离出短半衰期子体核素的一种装置。由于 放射性子体核素伴随母体核素的衰变而不断累积，可每隔 一定时间从母体核素中方便地分离出来并加以收集。
除上述原生放射性核素外，自然界中一些放射性核素如3H、 7Be、14C和22Na，它们是宇宙射线与空气中的N、O、Li等作 用在大气层中生成的。
核素 14C 3H 7Be
半衰期 5730a 12.3a 53.28d
表2-1 宇生核素示例
起源
宇宙射线作用，14N（n，p）14C 宇宙射线与N和O相互作用；宇宙线散裂；
核反应堆生产放射Leabharlann Baidu核素已成为放射性核素的主要来源。
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加速器制备
用加速带电粒子轰击各种靶子物，能引起不同 的核反应，生成多种反应堆所不能提供的放射性 核素如18F、201Tl等。这也是人工放射性核素最重 要的来源之一。加速器能生产的放射性核素品种 较多，约占目前已知放射性核素总数的60%以上， 但它的产量远比反应堆生产的小。
2. 铀系—4n+2系 • 表示系中各核素的质量数为4的倍数+2
• 其起始元素是 29328U通过一系列α衰变最后生成206Pb(稳定)
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3. 锕系—4n+3系 • 表示衰变系中各核素的质量数为4的倍数+3 • 其起始元素是235U通过一系列α衰变最后生成207Pb(稳定)
目前，已发现的放射性核素有 2000多种，其中人工放射性核素就 超过1600种。
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分类
人工放射性核素主要是通过中子和带电粒子如质子、氘核等轰击天然稳 定核素或235U等易裂变材料使其产生核反应来制备的。
入 中子核反应
射 粒
带电粒子核反应
子
的 光核反应
种
类 重粒子核反应
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1. 钍系—4n系 • 4n表示系中各核素的质量数为4的倍数
• 其起始元素是 23920T通h 过一系列α衰变最后生成208Pb(稳定)
① 通过（n, γ）反应直接生成所需要的放射性核素
例如59Co（n, γ）60Co、191Ir（n, γ）192Ir、31P（n, γ）32P等。由于（n, γ）反应直接生成的放射性核素均为靶元素的同位素，不能通过化学方 法将目标核素与其靶子元素进行分离，因此，所制备的放射性核素一般 都是有载体的。
目前放射性核素生产最主要的方式之一
加速器生产
生产能力低，但品种多、所生产的核素多 为无载体、比活度高。
本章中将主要介绍人工放射性核素的制备方法。
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2.1 放射性核素的来源
天然放射性核素
分
从自然界存在的矿石中提取
类
人工放射性核素
通过人工干预的核反应制备
核反应堆生产、加速器生产和核素发生器
第二章 放射性核素的制备
主要内容
➢放射性核素的来源 ➢反应堆生产放射性核素 ➢加速器生产放射性核素 ➢放射性核素发生器
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引言
核技术应用的基础是射线与物质的相互作用，这些射线可由反应堆、 加速器直接提供，也可由放射性同位素衰变获得。
反应堆制备
产量大、品种数量多、生产成本相对低
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2.1.1 天然放射性核素
天然放射性核素
原生放射性核素
宇生放射性核素
原始存在于自然界中
宇宙射线与大气和地表中的 物质相互作用生成
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原生放射性核素
由三个天然放射性衰变系组成，即钍系(232Th或4n系)，铀 系（238U系或4n+2系），锕系（235U系或4n+3系)
4. 镎系—4n+1系 • 表示衰变系中各核素的质量数为4的倍数+1 • 其起始元素是237Np通过一系列α衰变最后生成209Bi(稳定) • 此系非天然放射性，在40年代，已通过各种核反应方法合成了这一放 射系的所有成员。其衰变子体中无放射性气体氡（Rn）
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宇生放射性核素
入 低能核反应（E<50MeV）
射 粒
中能核反应
子 （50MeV<E<1000MeV）
的
能 量
高能核反应 （E>1000MeV）
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反应堆制备
作为人工放射性核素生产的重要设施之一，反应 堆可提供不同能谱的中子和较大的辐照空间，具有 可同时辐照多种样品、辐照的样品量大、靶子制备 容易、辐照操作简便、成本低廉等优点。此外，从 反应堆运行过程中核燃料因发生裂变核反应生成的 产物中也可提取大量的放射性核素。
2020/5/11
核技术应用
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2.2.1 中子核反应及其特点
中子不带电，当它与原子核作用时，由于 不存在库仑势垒，因此不同能量的中子均能 引发核反应。
最主要的核反应类型有（n，γ）、（n， p）、（n，α）、（n，f）、（n，2n）， 以及多次中子俘获。
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1.（n, γ）反应
（n, γ）是生产放射性核素最重要、最常用的 核反应，利用（n, γ）反应可在反应堆上生产大 多数元素的放射性核素。
6Li（n，p）3H 宇宙射线与N和O相互作用
天然活度 ～15Bq·g-1 ～1.2×10-3Bq·kg-1 ～0.01Bq·kg-1
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核技术应用
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2.1.2 人工放射性核素
1934年，法国科学家约里奥·居 里夫妇用α粒子轰击铝发生核反应 获得了第一个人工放射性核素。之 后，人们通过反应堆、加速器等制 备了大量的各种人工放射性核素。
2020/5/11
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2.2 反应堆生产放射性核素
核反应堆上制备放射性核素的方法主要有两种：
（1）通过反应堆产生的中子流照射靶子物，直 接生产或通过简单处理生产放射性核素，即（n， γ）法； （2）从辐照后的235U等易裂变材料产生的裂变 产物中分离，即（n，f）法。
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2020/5/11
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核素发生器制备
将反应堆和加速器生产的某些放射性核素制成放射性核素发生器， 可为远离反应堆和加速器的地方提供短寿命放射性核素。
所谓放射性核素发生器就是一种可从较长半衰期的母 体核素中不断分离出短半衰期子体核素的一种装置。由于 放射性子体核素伴随母体核素的衰变而不断累积，可每隔 一定时间从母体核素中方便地分离出来并加以收集。
除上述原生放射性核素外，自然界中一些放射性核素如3H、 7Be、14C和22Na，它们是宇宙射线与空气中的N、O、Li等作 用在大气层中生成的。
核素 14C 3H 7Be
半衰期 5730a 12.3a 53.28d
表2-1 宇生核素示例
起源
宇宙射线作用，14N（n，p）14C 宇宙射线与N和O相互作用；宇宙线散裂；
核反应堆生产放射Leabharlann Baidu核素已成为放射性核素的主要来源。
2020/5/11
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12
加速器制备
用加速带电粒子轰击各种靶子物，能引起不同 的核反应，生成多种反应堆所不能提供的放射性 核素如18F、201Tl等。这也是人工放射性核素最重 要的来源之一。加速器能生产的放射性核素品种 较多，约占目前已知放射性核素总数的60%以上， 但它的产量远比反应堆生产的小。
2. 铀系—4n+2系 • 表示系中各核素的质量数为4的倍数+2
• 其起始元素是 29328U通过一系列α衰变最后生成206Pb(稳定)
2020/5/11
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3. 锕系—4n+3系 • 表示衰变系中各核素的质量数为4的倍数+3 • 其起始元素是235U通过一系列α衰变最后生成207Pb(稳定)
目前，已发现的放射性核素有 2000多种，其中人工放射性核素就 超过1600种。
2020/5/11
核技术应用
10
分类
人工放射性核素主要是通过中子和带电粒子如质子、氘核等轰击天然稳 定核素或235U等易裂变材料使其产生核反应来制备的。
入 中子核反应
射 粒
带电粒子核反应
子
的 光核反应
种
类 重粒子核反应