放射性核素

放射性核素

这是用人工方法产生的放射性核素。

人工放射性核素是在1934年约里奥-居里夫妇用α粒子轰击铝时最早发现的。通过以下核反应生成了30P和中子：

他们发现30P要通过放出正电子进行衰变。其衰变方式可用下式表示：

人工放射性核素主要利用裂变反应堆和粒子加速器制备。通过反应堆制备有以下两个途径：①利用反应堆中产生的强中子流照射靶核，靶核俘获中子而成为放射性核；②利用中子引起重核裂变，从裂变产物中提取放射性核素。用加速器制备主要是带电粒子引起的核反应产生放射性核。利用反应堆生产的产量高、成本低，是人工放射性核素的主要来源。用反应堆生产的是丰中子核素,因此它们通常具有β-放射性。用加速器生产的则相反，往往是缺中子核素，因而一般具有β+放射性,而且多数的半衰期短。

在目前所知的大约2000种核素中, 绝大多数是人工放射性核素。它们在科学研究和生产实践中起着重要作用，例如核燃料239Pu和常用的γ放射源60Co。

1934年11月15日，法国科学院召开会议，一位名叫约里

奥-居里的年轻科学家在会议上提出科学报告，宣布他和他的夫人伊伦·居里一起得到的重要发现。

大家还记得在36年前，正是在这个讲台上，居里夫妇宣布他们发现了放射性元素钋和镭。那时候，小伊伦还只有1岁。如今青年一代科学家成长起来了，小居里夫妇发现了人工放射性。

这个重要发现还得从头说起。

前面已经讲过，贝特怀疑卢瑟福的实验丢掉些什么没有被探测到，他们用新的探测放射性的仪器发现了新的放射现象，并且由此发现了中子。小居里夫妇积极地参加了发现中子的研究工作。

小居里夫妇想：在卢瑟福的实验中没有放射出质子的那些元素，受到α粒子轰击会放射出中子，为什么那些放射出质子的元素，不会同时放射出中子呢？

他们仔细地重复了卢瑟福做过的实验，想看看有没有什么遗漏。

卢瑟福曾经发现，用α粒子轰击铝，就会放射出质子。这个核反应是：

42He＋2713Al→3014Si＋11H

小居里夫妇重复了这个实验，他们使用了新的探测仪器，结果发现：放射出来的不但有质子，还有中子。卢瑟福当时由于使用的仪器不同，没有发现中子。

他们进一步仔细研究，发现在用α粒子轰击铝的时候，不仅放射出质子和中子，还会放射出电子。不过这种电子带阳电荷，是正电子。

他们用一块铅板插在α粒子源和铝片之间，铝片就停止放射质子和中子了。这说明α粒子被铅板挡住了，它和铝原子核的核反应也就停止了。奇怪的是这时候铝片仍然有放射性，继续放射出正电子，不过放出的正电子不断减少，持续半小时左右，才最后消失。

1933年10月，在布鲁塞尔的国际科学会议上，小居里夫妇报告了他们的实验结果。这些结果引起了到会的物理学家激烈的争论，大多数物理学家都说他们的实验不可靠。但是一些老科学家，如玻尔，认为这个发现很重要，他们对这一对年轻人给以支持和鼓励。

小居里夫妇没有灰心，他们回到实验室继续研究。他们认为α粒子轰击铝原子核以后放出中子变成了磷的同位素，也就是：

42He＋2713Al→3015P＋10

而磷的同位素器3015P是放射性的，它会放射出正电子而变成稳定的硅同位素：

3015P→3014Si＋e＋（0＋1e）

为了检验这种想法是否正确，他们把经过α粒子强烈轰击的铝箔迅速溶解在盐酸里。铝和盐酸反应冒出了氢气，如果真

有放射性磷的话，那就会生成磷化氢。磷化氢也是气体，所以冒出来的气体就会有放射性――放射正电子。

实验证实了他们的看法，气体真的有放射性。

同铝的情形相似，小居里夫妇发现，硼和镁受到α粒子的轰击会放出中子和正电子，也发生了人工放射性。

1934年11月15日，在法国科学院的会议上，他们详细地介绍了他们的实验结果。这一回谁也不怀疑了，大家以热烈的掌声通过了他们的科学报告。

以前人们只知道有铀、钍、镭、钋等天然存在的放射性元素，这些元素都是位于元素周期表末尾的重核元素。现在，小居里夫妇发现了列在周期表前面的轻核元素也可以有放射性的同位素。它们在自然界并不存在，而是人工制造的，是人工放射性元素。

卢瑟福在他当时的条件下，发现了人工核反应，实验是做得十分仔细的，获得了非常重要的发现。但是科学并没有停步不前，不过十多年的时间，就发现他的实验还有不足的地方。在卢瑟福实验的基础上，发现了中子，又发现了人工放射性，科学又大踏步地前进了。谁也不能说自己的研究工作已经尽善尽美了。谁也不应该认为，以前的科学家已经把什么都发现了，我们已经不能有所作为了。

1935年底，小居里夫妇由于发现了人工放射性而得到了诺贝尔化学奖。同年得到诺贝尔物理奖的是发现中子的查德威

克。

约里奥-居里在领取奖金的演说中预言：“我们看清楚了，那些能够创造和破坏元素的科学家也能够实现爆炸性的核反应……如果在物质中能够实现核反应的话，那就可以释放出大量有用的能量。”

核反应和释放能量，有什么关系呢？