核化学与放射化学PPT课件
核化学和放射化学
核化学和放射化学20世纪上半叶，从发现放射性元素、核裂变、人工放射性，到核反应堆的建立，核爆炸的毁灭性破坏等，核化学和放射化学一直是十分活跃和开创性的前沿领域。
但到了后半个世纪，由于核电站和核武器发展的需要，核化学和放射化学转向以生产和处理核燃中心，自身的科学研究和新的发现相对减少。
放射性同位素和核技术在分析化学、生命科学、环境科学、医学等方面紧密结合，使其应用和交叉研究蓬勃发展起来。
从目前的动向看，核化学和放射化学主线大体有如下几方面。
(1)超重元素“稳定岛” 能找到吗? 20世纪60年，Myers和Nilssdn等核物理学家从核内存在着核子壳层和幻数的理论模型出发，提出了超重元素存在 "稳定岛"的学说，即在核质子数Z=114和中子数N=186的幻数附近，有一些超重原子核特别稳定，其寿命可能长达若干年甚至1015年，这些长寿命的超重元素构成了一个“稳定岛"。
在这一学说吸引下，近30多年来无数核科学家通过各种方法从自然界和核反应中去寻找这个梦寐以求的境地—稳定岛。
至1999年6月，世界上三个大实验室，美国的LawrenceBerkeley实验室(LBL)，德国的Darmstadt重离子研究会 (GSI)和位于俄罗斯的Dubna联合核子研究所 (JINR)，分别用重粒子轰击的方法合成了重元素114、116和118，但由于加速器流强不够和反应截面在10-12靶，所以只获得了极少几个原子，有关证实研究已在重覆进行。
这意味超重元素“稳定岛"将有可能存在。
可以设想21世纪重粒子器的流强增大，使产生超重元素的原子数目大增，再加上分离、探测药物，主要用于多种疾病的体外诊断和体内治疗，还可在分子水平上研究体内的功能和代谢。
21世纪将在单光子断层扫描仪 (SPECT)药物方面有新的突破;将会用放射性标记的放免活性和专一性极”人抗人”单克隆抗体作为生物导弹，定向杀死癌细胞;而中枢神经系统显像将推动脑化学和脑科学的发展。
放射性化学与核化学
放射性化学与核化学放射性化学与核化学作为现代化学的一个分支，放射性化学与核化学主要研究放射性物质的化学性质以及核反应等相关问题。
它不仅在核能工业、核武器研究等领域有着广泛的应用，还对科学家深入了解元素的结构、性质与变化、揭示化学反应机理等起着重要作用。
放射性化学放射性化学是研究放射性物质的化学性质、动力学和分析方法的科学。
放射性物质具有放射性变化，在发生放射性衰变的同时释放出大量的能量，这种能量的产生对物质的化学性质有着很大的影响。
因此，放射性化学研究的主要目标就是探究放射性物质与其它物质的相互作用及其原因。
放射性核素的放射性衰变可以引起化学键的破裂，甚至引发新的化学反应，放射性核素的分析方法也与正常物质分析有着很大的不同。
比如，白金族元素的谱分析中，由于贡献的精细分裂结构被放射性产生大的撕裂，因此其谱线常常会被其他元素的谱线掩盖。
所以放射性化学家需要使用特殊的技术，如伽马光谱学、放射化学反应、比较计数技术等来分离和分析放射性核素，揭示它们的化学与物理性质。
放射性物质在自然界和工业环境中的存在，对大气、水体以及植物、动物等生物体都会产生影响。
放射性物质的环境污染和核污染事件都对人类和地球的生存环境构成了威胁。
放射性化学的研究在核工业、核墨子、核医学等方面起着关键作用。
知道放射性核素的化学性质，有助于人们避免或减少辐射危害。
核化学核化学是研究原子核的化学性质和函数的学问，它是物理化学与核物理学之间的交叉学科。
核化学理论奠定了合成超重衰变的理论基础，这是目前制备超重元素的唯一途径。
核化学在化工、化纤、电子等工业中也有着广泛的应用和推广。
核化学主要研究原子核与电子壳层和各种化学元素之间的相互作用和反应，探究核反应的机理及其应用。
核化学的研究涉及到放射性核素的合成、分离、净化、分析、测量及其在科学研究和工业生产中的利用，还研究核反应的过程、中间体及其动力学，揭示核反应的本质，为核工程应用提供重要的理论基础。
第十三章 放射性核素在化学、 放射化学 课件(共42张PPT)
二、实验方法(fāngfǎ)： 1、由实验测得t=0和t⇒∞和t时刻固体中的放
射性活度，即可按(13-31)式求得交换度F 2、由计算出的F-Bt表查出Bt值。 3、由t值计算出B。为了得到平均值，一般是
测量不同时刻的F，由表中查出一系列Bt值， 做Bt-t曲线，应为一条直线，直线斜率即B 4、再根据固体半径r求得自扩散系数Ď。
等。 2、医学和生物方面： 医学上的诊断，治疗(zhìliáo)；光合作用等生物过程
研究。 3、化学研究方面： 分子结构研究；化学反响机理研究；各种动力学参数
测定；热力学平衡常数等的测定；分析元素含量等。
第八页，共42页。
三、对标记(biāojì)化合物所需放射性比活度的 估算
如：每分钟计数〔根据测量误差而定〕为A， 那么要求示踪原子的毫居里数q：
第三页，共42页。
4、放射性核素示踪剂的选择 (xuǎnzé)
• 半衰期：根据实验目的及周期长短选择适 合半衰期的放射性核素。太长太短都不好。 医用大多项选择择半衰期为几小时到十几 天之间。
• 辐射类型和能量：常用β和γ，β测量效率高， 且容易防护。对需穿过较厚物质(wùzhì)层 那么需用γ射线。如脏器的扫描和γ照相。 对于β，要求Eβ=0.01-2Mev; 对于γ， Eγ=100-600Kev。
第十九页，共42页。
§13-4配合(pèihé)物稳定常数的 测定
一、测定原理〔见讲义〕 关键是引入配合度Ф和函数ψ。然后逐级外推，即可
求得β1、β2……βn。 二、实验方法： 通常是先用实验求得无配体时的分配比D和有配体
时的分配比D’，再按照(13-19)式，以log(D/D’1)对log[L]作图，从直线截距可求得logβn，由斜 率求得配位数n。 由于示踪原子(shì zōnɡ yuán zǐ)方法灵敏度高，可 以在中心离子浓度非常低时进行。
放射化学与核化学
放射化学与核化学1 用DPTP 从硝酸介质中分离镅与镧系元素唐洪彬，程琦福，叶国安，叶玉星，蒋德祥，朱文彬，陈 辉本工作采用改进的方法合成Am 3＋与Ln 3＋的新型萃取剂2,6-二-(5,6-二正丙基-1,2,4-三嗪-3-取代)-吡啶(DPTP ），并用MS 、1HNMR 、IR 等对它进行了分析与鉴定。
选定30%辛醇-正十二烷(ODOD ）作稀释剂，研究了DPTP 体系的平衡时间、萃取剂浓度、NO 3－浓度、初始水相HNO 3浓度、相比等因素对Am 和Eu 分配比的影响。
实验结果表明：该萃取体系在5 min 内可达到萃取平衡；D Am随NO 3－浓度增加而增大；随着水相酸度提高，D Am 和D Eu 均显著增大，但二者间的分离因子SF Am/Eu 恒定在100～120范围内；在0.5～2.0 mol/L HNO 3介质条件下，可有效分离Am(Ⅲ）和Eu(Ⅲ）。
此外，实验研究了0.02 mol/L DPTP/ODOD 体系对La 、Ce 、Nd 、Sm 、Gd 等5种常量元素的萃取。
在0.5 mol/L HNO 3条件下，5个镧系元素的分配比均为10－2，这一结果与用152～154Eu 作示踪剂的实验结果一致。
经103 Gy 辐照后，萃取剂的萃取性能基本不变；当辐照剂量达到5⨯104 Gy 后，D Am 下降较快。
实验考察了0.02 mol/L DPTP/ODOD 有机相中Am 的反萃。
用0.01 mol/L HNO 3进行3级反萃，可定量反萃有机相中的Am 。
2 iPr-BTP 对镅和稀土元素的萃取行为研究程琦福，唐洪彬，蒋德祥，叶国安，叶玉星，朱志轩以正十二烷/30%辛醇溶液为稀释剂，研究了2,6-双（5,6-二异丙基-1,2,4-三唑-3）吡啶（iPr-BTP ）在硝酸介质中对镅和15种稀土元素的萃取行为，测定了各元素的萃取分配比，实验考察了水相酸度、iPr-BTP 浓度、稀释剂组成、萃取时间、离子强度对萃取Am(Ⅲ）和Eu(Ⅲ）分配比的影响。
放射化学课件
概述
• 锝是43号元素，位于元素周期表第五周期 的第七副族；
• 锝是人工制造的第一个元素；锝是放射性 元素，同位素有20多种，半衰期从数秒至 上百万年不等，其中99Tc和99Tcm最重要。
核素
半衰期
衰变 能量 方式 (MeV)
毒性与用途
99Tc 2.14×105a β 0.292
低毒
99Tcm 6.02h γ 0.1405 低毒,显像
55 56 57 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
87 88 89 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt
• 例如，环境水样中99Tc的分析就是先在碱性条 件下加入NaClO，进行蒸发浓缩，再加入无水 乙醇，将钌生成RuO2沉淀，使钌与锝分离， 然后在酸性条件下使锝处于TcO4-状态，利用 Fe(OH)3沉淀清除其它杂质放射性核素，再经 过CuS沉淀载带和三异辛胺萃取分离进一步分 离纯化，最后锝电沉积在不锈钢片上，测其活
核素
半衰期
衰变 方式
能量(MeV)
毒性与用途
141Ce
32.5d
β 0. 444,0.582 低毒,核爆信
γ 0.145
号核素
144Ce
284d
β 0. 316,0.160 γ 0.134,0.080
高毒
铈的化学性质
• 铈具有一般稀土元素的通性，但又有其特 殊的性质，即可以形成四价稳定化合物。
《原子核和放射性》课件
放射性治疗
利用放射性核素释放的 射线对肿瘤进行照射， 杀死癌细胞或抑制其生 长。
放射性药物
利用放射性核素标记的 药物，如碘-131治疗甲 状腺疾病，以及正电子 发射断层扫描（PET） 药物用于诊断肿瘤等疾 病。
工农业应用
放射性测井
01
利用放射性核素标记的示踪剂检测石油和天然气储层，提高油
气勘探的效率和准确性。
核物理实验
利用放射性核素产生的射线进行核反应研究，探索原子核的结构 和性质，推动核物理学的发展。
地质年代学
利用放射性核素的衰变规律测定岩石和矿物的年龄，研究地球的 形成和演化历史。
05
CATALOGUE
放射性的防护与安全
放射性防护的原则与措施
放射性防护原则
采取一切合理措施，保护工作人员和 公众免受放射性危害，并尽可能减少 放射性照射。
放射性
某些不稳定原子核会自发地释放出射 线，这种现象称为放射性。
半衰期
放射性同位素的应用
在医学、工业、科研等领域有广泛应 用，如放射性治疗、工业探伤、放射 性示踪等。
放射性衰变过程中，一半原子核发生 衰变所需要的时间。
02
CATALOGUE
放射性及其来源
放射性的定义
放射性
是指物质能够自发地放出 射线，并从原子核内部释 放出能量。
遵循国家和地方政府的放射性安全标准和 法规，确保放射性设施建设和运行符合相 关要求。
按照国家规定申请和办理放射性工作许可 证，确保合法合规开展放射性工作。
监测与记录
应急预案
定期对工作场所和设备进行放射性监测， 并做好监测数据的记录和分析，及时发现 和解决潜在问题。
制定和实施放射性事故应急预案，确保在 发生事故时能够迅速、有效地应对，减轻 事故后果。
放射化学放射性PPT课件
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29
例4、95Zr(T1/2=65.5d)经衰变到 95Nb（T1/2=35d），后 者衰变为稳定的95Mo。从t=0时分离纯算起，什么时候 95Nb的放射性活度达到最大？总放射性活度是多大？
N 22 1 1N 1,0e1t1e21t
对时间微分并使微商为0，得到
tmax21 1ln1 2 6.79d 7
1 N 12 N 23 N 3 iN i
如： 2U 3 8 ,4 .4 1 6 9a 0 2T 34 h 2P 34 a 2U 34 ,2 .4 1 6 5a 0 2T 30 h 2R 26 a 2R 22 n
.
22
2） 母体核素的半衰期不太长，但仍比子体核素的半 衰期长（暂时平衡）
铀的容量法分析中标准钒酸铵溶液对铀的滴定度mgml1vonh18放射性核素放射性活度与时间关系图放射性核素放射性活度与时间关系图lglglglg192放射性衰变平衡的建立母体衰变生成的子体核素如果子体核素也是放射性的其衰变如下
第2章 放射性
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1
放射性：原子核自发地放射出各种射线的现象。 各种射线： α、β、γ射线；正电子、质子、中子等其 它粒子。
在这种衰变情况下 2 远大于1
N2
1 2
N1,0(1e2t
)
A2A1,0(1e2t)
放射性平衡情况下，有：
A1 A2
.
20
A--总放射性活度；A1--母体核素的放射性活度； A2--子体核素的放射性活度；A3--被分离出子体的放射性衰变
母体的半衰期8h，子体的半衰期为0.8h
图 长.期平衡
21
这一关系对母体核素半衰期非常长的放射性衰变 链来说是相当重要的。一旦平衡建立，就存在如下关 系：
第一章 绪论 放射化学课件
• 放射性核素的基本核物理性质 • 放射性元素，化合物的化学性质 • 放射化学分离 • 天然与人工放射性核素
• 放射性同位素化学（同位素在分析化学， 有机化学，无机化学，物理化学中的应用）
• 原子能的利用（核电，医学，工业，） • 辐射过程（射线与物质的相互作用） • 射线的利用与辐射防护
2020/11/11
2020/11/11
不列斯列尔在他所著的“放射性元素”一书 中定义：放射化学是研究放射性物质的制 备、分离、纯化和鉴定，主要放射性常数 的测定以及研究放射性元素生成和蜕变的 核过程。
放射化学的定义是与时俱进的。比较全面的 定义应该是以上几个定义有机的结合。
放射化学是研究放射性同位素和原子核转变 产物的行为和化学性质，研究它们的制备 、分离、纯化和鉴定，以及研究放射性示 踪原子在化学和其他领域的应用的一门学 科。
2020/11/11
§1-2 放射化学的特点
由于放射化学研究的是放射性物质，因此有 以下几个特点：
1、低浓度和微量性 大多数放射性物质以微量和低浓度状态存 在。无论天然或人工合成的放射性核素， 除个别核素（如U-238, Th-232等）外，都 处于微量和低浓状态。这是由于它们的半 衰期很短或生成几率很低造成的。
2020/11/11
4、应用放射化学 研究放射性核素的生产和放射性标记化合 物的合成、放射性核素在化学领域的应用 以及放射化学方法在其他学科中的应用。
因此，放射化学是研究放射性物质和原子核 转变过程产物的结构、性质、制备、分离 、鉴定和应用的学科。
本课程局限于放射化学的基本理论。包括： 放射性物质；同位素交换反应；核化学技 术；核能；核转变过程引起的化学变化， 放射性核素应用；辐射化学基础等。
核化学与放射化学汇总
放射性衰变研究
研究放射性同位素的产生、性 质、衰变规律及其在自然界和 人类生活中的应用。
清洁能源研究
利用核化学技术，开发清洁、 高效的能源，如核能、核聚变 等。
02
放射化学概述
放射化学定义与特点
定义
放射化学是研究放射性物质及其与化学物质相互作用的科学。
特点
放射化学涉及放射性物质的化学性质、行为、分离和分析，以及其在环境、生物和医学等领域 中的应用。
核化学与放射化学汇 总
汇报人：
202X-12-21
目录
• 核化学概述 • 放射化学概述 • 核化学与放射化学关系 • 核化学应用领域 • 放射化学应用领域 • 核化学与放射化学未来展望
01
核化学概述
核化学定义与特点
定义
核化学是研究原子核和核子集团的性质、结构、 转变以及它们与周围物质相互作用的科学。
核技术应用拓展
除了传统的核能发电领域，核化学还将推动核技术在医疗、农业、工业等领域的应用，如 放射性药物研发、放射性示踪技术、放射性同位素生产等。
放射化学未来展望
放射性废物处理与处置
随着核能的发展，放射性废物处理与处置成为亟待解决的问题。放射化学将致力于研究更高效、更安全的放射性废物 处理技术，包括固化、稳定化、地质处置等，以确保放射性废物对环境和人类健康的影响最小化。
06
核化学与放射化学未来展望
核化学未来展望
核能利用与环境保护
随着全球对清洁能源需求的增加，核能作为一种高效、环保的能源形式，未来将得到更广 泛的应用。核化学将致力于提高核能利用效率，降低核废料产生，以及研究更安全、更环 保的核燃料循环技术。
核材料研究
核材料是核能、核技术应用的基础。未来，核化学将加强核材料的研究，包括新型核燃料 、控制材料、防护材料等，以满足核能发展的需求。
放射核化学
每一种基本粒子都有确定的质量、电荷、自旋和平均 寿命，它们多数是不稳定的，在经历一定的平均寿命后转 化为别种基本粒子。 根据基本粒子的静止质量大小及其他性质差异可将基 本粒子分为四类：光子、轻子、介子和重子(包括核子，超 子)。 一些重要的基本粒子的性质已经确定并列成了表，认 识这些基本粒子的特性对了解放射性衰变具有重要意义。 物质是无限可分的，基本粒子的概念将随着人们对物 质结构认识的进展而不断发展。 事实上，“基本粒子”也有其内部结构，因而不能认 为“基本粒子”就是物质最后的最简单且基本的组成单元， 而且，也并非所有的基本粒子都存在于原子核中，一些基 本粒子，如正电子、介子、中微子等都是核子(质子和中子 的总称)——核子以及质——能相互作用的副产物。
(2) β-射线 0－1β(或0－1e) β-射线是带负电的电子流，速度与光速接近，电离 作用弱，穿透能力约为α-射线的100倍。 核中中子衰变产生0－1β： 1 n 1 P＋0 e＋00ν 0 1 －1 核素经β衰变后，质量数保持不变，但子核的核电荷 较母核增加一个单位，在周期表中位置右移一格。如 210 Pb 210 Bi＋0 e＋00ν 82 83 －1 (3) γ-射线 γ-射线是原子核由激发态回到低能态时发射出的一 种射线，它是一种波长极短的电磁波(高能光子)，不为电 场、磁场所偏转，显示电中性，比X-射线的穿透力还强， 因而有硬射线之称，可透过200 mm厚的铁或88 mm厚的 铅板，没有质量，其光谱类似于元素的原子光谱。 发射出γ-射线后，原子核的质量数和电荷数保持不 变，只是能量发生了变化。
正电子在独立存在时是稳定的，但与电子相遇时就一 起转化为一对光子。 反质子P － 与质子具有相同的特征，只是电荷相反， 在自然界反质子不能稳定存在，因为它能同物质相互作用 而迅速毁灭。 如 果 由 一 个 中 子 10n 变 为 一 个 质 子 11P 和 一 个 电 子 0 －1e(三个粒子的自旋均为1/2)时，为了平衡自旋需要生成 一个中微子00ν。中微子静止质量为0，电中性，自旋1/2， 以光速运动，几乎不被物质所吸收，穿透力极强。 可以将中子看成是被等量的负电荷所围绕的质子，作 为一个整体，中子是电中性的。
大学课件《核化学与放射化学》第三章 放射性衰变及衰变方程式
第三章 放射性衰变及衰变方程式
一. 放射性衰变类型 放射性衰变通常由下式描述：
A B x E
能量是以放出的粒子或量子的动能形式出现的。在放 射性衰变时释放的能量称作Q值，它是由衰变前 后处于基态的核的质量差得出。
Q mc (mA mB mx )c
放射性活度作为物质的一个特性可用于合适的探测器进行测量。后面 会讲到。
第三章 放射性衰变及衰变方程式 二. 放射性衰变规律
1.放射性衰变平衡的建立 两级衰变：
1/ 2 ,1 1/ 2 ,2 N1 T N 2 T N 3
在衰变产生子体原子数的计算中，除了要母体生成的子体原子数的增 加外，还要考虑它衰变生成下一代子体使其减少：
252 98
Cf Xe Ru 4n Q
140 54 108 44
第三章 放射性衰变及衰变方程式
一. 放射性衰变类型
5. 其它衰变 质子衰变：1981年初证实。（T1/2＝8.5ms）
96
Ru( Ni, p2n) Lu 150Yb
58 151
p
发射中等质量粒子的衰变：
重粒子的缓发发射：
T1 / 2 ln 2
0.693
将上式代入到：
N N 0e
ln 2 t T1 / 2
第三章 放射性衰变及衰变方程式 二. 放射性衰变规律
1.放射性衰变的时间规律 平均寿命：即放射性活度下降到1/e时所需的时间。是衰变常数 的倒数。 表征放射性的几个概念： （1）放射性活度：单位时间内该放射性核素的衰变数。单位贝可（Bq）。 1Bq相当于每秒1个衰变数。 1Ci＝3.71010Bq（1Ci近似相当于1g226Ra的放射性活度） 常用放射性核素的倍数单位是：1kBq（103s-1），1MBq（106s-1）和 1GBq（109s-1） 在放射性活度说明上，除了放射性活度外，还必须给出放射性核素和时 刻。 在铀和钍的天然放射性同位素的混合物中，一般仅给出238U及232Th的活 度，与这一规则不一致时需注明。
大学课件《核化学与放射化学》第二章 核子学
若T用MeV表示，则：
2 .6 Z d0 fm T
第二章 核子学
二. 核性质
电荷分布半径： 电子散射法是测量电荷分布半径的方 法之一。
第二章 核子学
三. 核性质
自旋和矩 核的角动量可表示：Ih/2。I是整数或半整数， 称为核自旋；h为Planck’s常数。 中子和质子的本征自旋I均为1/2； 任何偶A核的自旋一定为0或者整数； 任何奇A核的自旋为半整数； 所有偶A核和偶Z核在处于正常状态时，自旋 都为0。
一.原子核的构成
4. 放射性物质 放射性物质：含有放射性核素的物质。实际上所有物质都 含有放射性核素发生器，只不过大多数物质中放射性核素发生 器的浓度都很低。辐射防护对放射性物质规定了允许接触的放 射性浓度的极限。 由放射性物质派生的同样重要的概念还有放射性材料、放射
性物体、放射性制剂、放射性辐射源或放射源也经常使用。
一.原子核的构成
2. 核素
同位素：具有相同的原子序数，但质量数不同的一类核素。如：1H，2H和 3H ； 同一元素的同位素在元素周期表中占同一位置，彼此的化学性质几乎相 同。 同核异能素：质量数和中子数都相同，而所处的能量状态不同的一类核素。 如：178Hf，178Hfm1，178Hfm2；60Co和60Com等等。 同中子素：具有相同的中子数，不同质子数的一类核素。又称同中子异位 素，同中子异荷素。如：90Sr和89Rb等。 同量异位素：质量数相同，质子数不同的一类核素。如： 90Sr和90Rb等。
元素的化学键和化学性质。
根据上述理论，原子核是由质子（Z个）和中子（N个）构成。所以一 个原子核有Z＋N个核子组成，它的特征电荷为Z。
一.原子核的构成
核内核子和其相应的的自由核子之间是有区别的：
核能课件(共23张PPT)
1945年8月8日美国向日 本广岛投下了第一颗原子 弹，造成七万多人死亡、 六万多人受伤；1945年8月 10日，又将匆忙装配的最 后一颗原子弹，投到日本 长崎，再次造成三万多人 死亡、六万多人受伤。两 座城市均遭巨大破坏。
能
核能发现的历史回顾
“原子”概念的提出以及电子、质子、中子的
公元前五世纪——古希腊思想家德谟克利特提出朴素的原
B：核聚变的应用
几十年来受控核聚变研究受到国际广泛 投入大量人力和资金开展各种试验研究，其 实现核聚变能的和平利用，建立核聚变堆及 站。 当前开展核聚变研究的最重大的国际 就是建造国际热核实验堆（ITER）。 1987年春，IAEA总干事邀请了欧共体 美、苏的代表在维也纳开会，讨论加强聚变 问题。它们达成了共同协议，联合进行ITER 和辅助研究开发活动。
核能的和平应用
核能的和平利用，主要就是利用核反应堆。反应 通过核燃料的链式裂变反应释放出核能，并产生大量 中子，因此，核反应堆既是强大的能源，又是强大的 子源。
核能的和平应用
★ 1954年在库尔恰托夫的主持下，苏联建成了世界 第一座核电站——奥布灵斯克核电站。从此，核电站 在世界各地蓬勃发展起来。
3
4
1
现在人们已经知道，太阳能实际上是太 的核聚变的产物，本质上也是核能。我们 的煤炭、石油、水力等能源，都是由太阳 来，溯其源也是核能。至于地热资源，也 放射性物质衰变所发出的能量。因此我们 人类利用和赖以生存的一切能源，直接或 自核能。
人工核反应堆的诞生
1942年12月2日，在美国芝加哥大 场西看台底下的一个网球厅内，著 恩里科·费米领导一批科学家，聚 操纵着一座由40吨天然铀短棒和38 砖构成的庞然大物。下午3点25分， 行成功。 这个庞然大物就是世界上第一座 反应堆。
中国放射化学和核化学
中国放射化学和核化学
中国放射化学和核化学是核科学研究的重要分支之一。
放射化学主要涉及放射性同位素的研究，包括其生成、分离、测量、应用等方面。
而核化学则更多地关注核反应和核素的变化，包括核燃料的制备、放射性废物的处理、核燃料后处理等。
中国在放射化学和核化学领域取得了不少成就。
早在20世纪50年代，中国就开始进行放射性同位素的研究和应用。
目前，中国已经建立了全面的核化学工程体系，拥有一批高水平的核化学研究机构和实验室。
中国还积极参与国际核化学研究合作，为国际核科学事业做出了贡献。
放射化学和核化学在国家发展和安全方面具有重要意义。
在核能利用方面，放射化学和核化学技术可以有效地提高核燃料的利用率，减少核废物的产生，促进核能的可持续发展。
在核安全方面，放射化学和核化学技术可以用于核材料的监测和识别，防范核恐怖主义和核扩散的威胁。
总之，中国放射化学和核化学的发展与应用，不仅为核科学研究做出了突出贡献，也为国家的经济、安全和发展做出了积极贡献。
- 1 -。
《放射化学基础》课件
功率源、材料性能检测、无损检测等。
3
放射性同位素在环境监测中的应
用
介绍放射性同位素在污染检测和环境监 测中的应用，如水、空气、土壤等。
放射化学的未来
放射化学的研究进展
概述放射化学的新进展和未来的 研究方向。
放射化学的新应用场景
展示放射化学在新领域的应用， 如旅行医学和个性化医疗等。
未来放射化学的发展方向
详细说明测定放射性同位素的 方法，包括液体闪烁计数器、γ 辐射谱仪、α粒子计数器等。
放射化学分析的应用
介绍放射化学分析在不同领域 中的应用，如环境、医学、工 业等。
放射化学的应用
1
放射性同位素在医学中的应用
介绍放射治疗、核医学影像、核素治疗
放射性同位素在工业中的应用
2
等医学应用。
详细说明工业中的同位素应用，如激光
放射性同位素的测定和应用
介绍放射性同位素的测定方法及 其在生命科学、地球科学和考古 学等领域的应用。
放射性同位素的特性
放射性同位素的放射性衰变 放射性同位素的能量释放 放射性同位素的放射线
- α、β、γ衰变及其他衰变方式 - 核反应中的能量释放 - γ射线、X射线、α/β粒子等
放射化学的危害
放射性物质的剂量单位
根据应用需求和技术进步，预测 放射化学未来的发展方向。
放射化学基础
这是一门揭示放射性物质的性质和应用的学科。本课程介绍了放射化学的基 础知识，以及其在医学、工业和环境监测等领域的应用。听众将从这些内容 中找到有趣和有用的信息。
放射化学是什么？
放射性同位素的半衰期
学习什么是放射性同位素，以及 它们的半衰期和衰变系列。
放射性核反应的基本过程
了解放射性核反应的基本过程、 核裂变和核聚变的区别。
放射化学第讲核测量仪器优秀课件
电离能w/eV
粒子
X、射线 粒子
26.30.1 26.2 0.2 26.4 0.8
36.39 0.04 34.6 0.3 36.60.5
32.3 0.1 31.8 0.3 31.50.2
34.1 0.1 32.9 0.3 34.90.5
27.3 0.7 25.70.4
28.03 0.05 26.3 0.3
获，形成重负离子； ➢ 如果外加电场，正离子将向阴极迁移， 电子则向
阳极迁移； ➢ 正离子和电子迁移的结果在外电路形成电离电流； ➢ 将该电流记录下来，可实现对辐射的探测。
2021/4/13
C.L.Liu
气体探测器
2021/4/13
测量电离电流装置示意图
C.L.Liu
气体电离室的电流-电压曲线
➢ 在一个充有工作气体的密封容器内安装两个电极； ➢ 中央为阳极，外壳为阴极，彼此绝缘； ➢ 在两极间加电压V，测量流经负载R的电流I。 ➢ I的大小与V有关。 ➢ 在恒定强度的辐射照射下，实验测得IV曲线出
放射化学第讲核测 量仪器
核辐射探测
➢ 探测核辐射的基本原理及方法； ➢ 气体探测器； ➢ 气体电离室的电流-电压曲线； ➢ 电离室的结构； ➢ 闪烁探测器； ➢ 闪烁谱仪的射线能谱分析。
2021/4/13
C.L.Liu
辐射的探测
➢ 研究和应用放射性核素：
1、需要了解荷电离子的种类、数量、能量及有关性质； 2、要求对核辐射进行探测和记录。
➢ 放射性测量装置通常由核辐射探测器和信号处理系统组成； ➢ 核辐射探测器包括灵敏介质和结构部分； ➢ 射线与灵敏介质相互作用并损失能量，该能量被灵敏介质
转换为光、电、热或化学信号； ➢ 光、电、热、或化学信号被处理系统分析和记录。
核化学与放射化学
核化学与放射化学核化学与放射化学核化学与放射化学是研究核物理过程和核反应所产生的化学现象的学科。
核化学和放射化学是密切相关的学科，它们都关注的是原子核和电子的相互作用以及它们之间的化学反应。
放射化学的研究涉及了自然环境中的核素及核能的利用问题，包括放射性核废料的处理和管理、核反应堆材料的耐久性、核燃料循环等，而核化学则更多的关注于核素的合成、分离和分析等基础问题。
核化学中最基本的问题就是构建稳定的原子核。
核反应可以通过加速器或核反应堆得到，而这项技术已广泛应用于制备放射性同位素、生产核燃料等。
核反应产生的射线与物质相互作用，会改变原子的化学性质。
因此，核化学家们可以通过这些射线来研究物质的化学性质。
放射化学的研究方向包括对辐射效应的了解和抗核辐射防护的措施。
放射化学家可以通过辐射对物质的影响来研究化学结构和化学反应。
常用的放射化学方法包括电子自旋共振、X射线光电子能谱、中子活化分析等。
同时，研究核反应器的稳定性和核废料的处理也是放射化学的研究重点之一。
核化学和放射化学作为交叉学科，应用范围非常广泛。
它们被广泛应用于交叉领域，如环境科学、药物研究、能源研究、天体化学等。
核能是世界上最主要的可再生能源之一，核化学和放射化学的研究对于核能的利用和发展具有重要意义。
正如我们所了解的那样，核反应可以通过加速器或核反应堆得到。
核反应的核心是核裂变和核聚变。
核裂变是一种将重核分裂成更轻的核片段并释放出大量能量的反应。
例如，铀-235裂变时会释放出能量和3个中子。
而核聚变则是一种将两个轻核结合成重核的反应，例如氢核聚变成氦核的反应。
聚变反应是太阳能的主要能源之一，目前正被广泛研究和开发。
核反应是可控的，且产生的能量密度远远超过传统能源，因此被广泛应用于能源开发和军事领域。
关于放射性同位素，放射性核素具有不稳定的原子核，因此会以一定的速度自行衰变，其中放射线就是衰变的表现形式之一。
因此，放射性同位素的性质与自己相比更稳定的同位素不同。
放射化学及核化学基础
放射化学及核化学基础放射化学及核化学是一门研究放射性物质和核反应过程的学科，它们在核能利用、核燃料循环、环境保护、医学诊断和治疗等领域发挥着重要的作用。
本文将介绍放射化学及核化学的基本概念、核反应的类型和应用以及相关的实验技术和安全注意事项。
一、放射化学的基本概念放射化学是研究放射性物质在化学反应中的行为和特性的学科。
放射性物质具有放射性衰变和核反应两种基本性质。
放射化学研究的内容主要包括放射剂量的计算、放射性同位素的制备和分离、放射性同位素的稳定性研究等。
二、核反应的类型和应用核反应是指核粒子（如中子、质子等）和原子核之间的相互作用过程。
根据反应的类型，核反应可以分为裂变反应和聚变反应。
裂变反应是指重原子核分裂成两个或更多轻原子核的反应，聚变反应是指两个或更多轻原子核结合成一个重原子核的反应。
核反应在能源领域有重要应用，如核电站中的核裂变反应产生的能量可用来发电。
此外，核反应还在放射治疗、核工业和核武器等领域发挥着关键作用。
三、实验技术和安全注意事项在放射化学和核化学的实验中，合理的实验技术和安全措施非常重要。
实验技术包括放射性物质的提取和测量方法、辐射防护措施和核设施的运行管理等。
安全注意事项包括严格遵守核反应的操作规程、正确使用防护设备、避免剂量超标等。
同时，核能利用和核材料的管理也要符合国际原子能机构（IAEA）的相关规定和国家的法律法规，确保核化学的应用和研究活动在安全合规的范围内进行。
结论放射化学及核化学作为一门重要的学科，对于能源、环境和医疗等领域具有广泛的应用前景。
通过对放射化学及核化学的基本概念、核反应的类型和应用、实验技术和安全注意事项的介绍，有助于增加对该学科的理解和认识。
希望该领域的研究和应用能够不断发展，并为人类社会的发展做出更大的贡献。
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暂时平衡
某种放射性核素母体按自身的衰变规律产生子 体核素。若母体的半衰期在有限程度上长于子体的 半衰期，在经过一定的衰变期以后，子体核素的原 子数以一种固定的比值与母体原子数建立平衡的现 象就是暂时平衡
T1＞T2，λ11很长时，在通常的测量时间 内，观察不到母体的放射性活度的变化，称为长期 平衡
个核子所要添加的能量。用于表示原子核结合松紧 程度。
将结合能B( Z,A)除以核子数A，所得的商ε
B(Z , A)
A
半衰期
放射性原子核的数目因衰变减小到原来核数的 一半所需要的时间
表示方法： T1 2
放射性衰变服从指数衰减规律
N＝ N 0et
式中：N0为t＝0时母体同位素的原子数； N为时间t时存在的母体同位素的原子数； e为自然底数，e=2.71828; λ为衰变常数，它表示一个放射性原子核在单位时间内衰变的概率.
核化学与放射化学
复习
1
放射化学：研究放射性物质，及与原子核转 变过程相关的化学问题的化学分支学科
2
放射化学的特点
1、放射性： 在涉及放化操作的整个过程中，放射性一直存 在，放射性核素一直按固有的速率衰变，并释放出带电粒子 或射线。这是放射化学最重要的特点。 2、不稳定性：由于放射性物质总是在不断地衰变，由一种 物质转变为另一种或多种物质，使研究体系的组成不断发生 变化。这就要求相应的快化学研究方法。 3、微量性：放射性物质的量通常都比较小（g、ng级）， 低于一般的化学方法的检出限。操作中要注意丢失现象。
20
放射性衰变规律
放射性同位素不管其衰变方式如何，它 们的数量随时间的减小都服从于指数定律：
N=N0e-λt
式中：N0为t＝0时母体同位素的原子数；
N为时间t时存在的母体同位素的原子数；
e为自然底数，e=2.71828;
λ为衰变常数，它表示一个放射性原子核在
单位时间内衰变的概率.
21
放射性衰变系列
10
放射性活度及其单位
定义：
放射性样品 单位时间内发生衰变的原子核数。以 A表示。
A dN dt
单位：贝可勒尔（Bq）：1Bq=每秒1次核衰变 居里（Ci）: 1Ci=3.7×1010次衰变/s
放射性活度是指单位时间发生衰变的原子核数目，而 不是放射源发出的粒子数目。
11
放射性平衡
在递次衰变中，如果母体的半衰期比任何一代 子体都长，从纯母体出发，经过足够长(5～10倍于 最长子体半衰期)时间以后，母体的原子数(或放射 性活度)与子体的原子数(或放射性活度)之比不随时 间变化，称在该母子体之间达到了放射性平衡，又 称久期平衡。
3
同位素：质子数相同、中子数不同的两个或多 个核素。
1 1
H
0
(氕）
2 1
H1
(氘,
D)
13H 2 (氚,T )
U 233
92 141
U 235
92 143
U 238
92 146
➢ 同质异能素：处于不同的能量状态且其寿命 可以用仪器测量的同一种原子核
99 mTc和99 Tc
124m1 Sb、124m2 Sb等
•
=M(Z,A)-A
7
原子核的结合能：由Z个质子和N个中子结合成质量 数为A=Z+N的原子核时，所释放的能量称为该原子 核的结合能，以B(Z,A)表示
Zp NnZAX N B(Z , A)
B(Z,A)=m(Z,A)c2
比结合能：原子核结合能对其中所有核子的平均值 亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每
22
23
原子核反应
入射粒子（或原子核）与原子核（靶核）碰 撞导致原子核状态发生变化或形成新核的过程
原子核衰变 原子核自发射出某种粒子而变为另一种
核的过程
24
核反应的一般表达式： A a , b 1 , b 2 , b 3 ,... B
或： a A B b1 b2
T1＜ T2，λ1＞λ2
15
✓ 长期平衡: T1>>T2，λ1<<λ2
1N 1 2 N 2
A1 A2
例： 有一铀矿样品，测得其中含238U1g，含 226Ra3.59×10-7 g，问该矿石中铀与镭是否平衡？
16
放射性衰变类型
根据原子核中放出的射线的种类，可 将放射性衰变分为以下几种类型：
1.α衰变 α衰变时，放射性母体同位素(X)放出α粒
T1＞＞ T2，λ1 ＜＜λ2
14
不成平衡
当母体的半衰期T1小于子体的半衰期T2时，或者λ1 ＞λ2，母体以自己的半衰期衰减，子体则从零开始生长， 达到极大值后以慢于母体的速度衰减，待时间足够长[t ＞（7-10）T1]，母体衰变殆尽，子体以其自身的半衰 期衰减。整个过程母、子体的放射性活度之比一直在变 化，不存在任何放射性平衡称为长期平衡。
18
3. γ衰变
γ衰变是指从原子核内部放出的一种电磁 辐射，它一般是伴随着α或β衰变产生的.原
子核通过γ衰变从能量较高的激发状态跃迁到 较低能量状态(基态).
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4.电子俘获衰变（EC）
原子核从核外电子壳层中俘获电子而发 生的放射性衰变叫电子俘获衰变.
母体通过从核外俘获电子而使核内的一 个质子转变为中子和中微子.
在已知的天然放射性同位素中，原子序数大于 82的放射性同位素可组成三个天然放射性衰变系列.
根据其母体同位素，可分别称为238U衰变系列 (铀系)、235U(锕铀系)和232Th(钍系).人工放射性同 位素发展后，又发现237Np衰变系列(镎系).它们的 基本特征是，在同一个衰变系列中，母体与子体同 位素的原子量之差为4的倍数
子(实际为氦原子核)而转变为另一个新的子 体核素(Y):
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2. β衰变
β衰变是指原子核自发地放射出β粒子
（电子或正电子）或俘获一个轨道电子而发生 的核内核子之间相互转化的过程。
原子核从核外的电子壳层中俘获一个轨道 电子的过程称轨道电子俘获（Electron
capture decay (EC, or e)）（K俘获、L俘获）
➢ 质量亏损：组成原子核的Z个质子和（A-Z）个中子
的质量和与该原子核的质量m(Z,A)之差称为质量亏
损，用m(Z,A)表示 m(Z,A)=Zmp+(A-Z)mn-m(Z,A) =ZMH+(A-Z)mn-M(Z,A)
6
质量过剩(Mass excess)
➢以原子质量单位表示的原子质量M(Z,A) 与原子核的质量数A之差称为质量过剩， 用表示