第9章放射性核素的制备

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1、第第9章章 放射性核素的制备放射性核素的制备及其应用及其应用 随着核反应堆、加速器等核设施的迅速发展，放射性核获得就容易得多，放射性核素在工业、农业、国防、环保和医药等领域得到了广泛的应用。到目前为止已被利用的放射性核素有200余种，放射性标记化合物已达到数千种。 国防上的应用：核武器、核潜艇的燃料元件等； 工业上的应用：各种放射源，各种放射性检测、控制仪表等； 农业上的应用：辐射育种，辐射灭虫、辐射保鲜等；(、X或-射线。 60Co的 射线的能量为1.33及1.17MeV，137Cs：0.66MeV。产生感生核素的阈值为5MeV，O、C、P、S、N产生感生核素的能量大于10MeV。) 医学上

2、的应用：诊断，治疗、辐射灭菌等； 在生物学、地质学、海洋学、考古学、法医学等领域中也有很多的应用。9.1 放射性核素的制备 迄今为止已发现的放射性核素有2800种，其中常用的有200多种。 它们分为两大类： 天然放射性核素，238U、232Th、226Ra、210Po。 人工放射性核素，通过反应堆、加速器进行核反应，乏燃料后处理等，239Pu、239Np、131I等。（1）反应堆生产放射性核素 反应堆是一种强大的中子源，其中子通量一般为10101013cm-2s-1，可通过反应堆的(n,)、(n,p)、(n,f)及(n,)反应和次级核反应来生产放射性核素。 (n,)、(n,p)反应所需中子的能

3、量较高，在热中子反应堆中，反应的截面都很小，仅少数几种轻元素（6Li、14N、32S、35Cl）可发生这类反应。由于这两种反应的产核与靶核分属不同的元素，故可用化学分离方法制得无载体的放射性核素。 32S(n,p)32P； 6Li(n,)3H 。 (n,f)反应。裂变反应，可产生大量的裂变产物，是放射性核素的重要来源之一，如233U、 235U 、 239Pu 的裂变反应，所生成的放射性核素达500种以上。 (n,)反应生产放射性核素具有产额高成本低等优点而被广泛采用。产核和靶核是同位素而难以用化学方法分离，因而产品的比活度受到限制。生产放射性60Co： 将金属钴丝或钴片、钴棒装不锈钢壳内，氩

4、弧焊接密封； 放入反应堆中照射， 59Co(n,) 60Co反应制得60Co。（2）加速器生产放射性核素 加速器有回旋加速器、静电加速器、高压加速器、直线加速器等。 用回旋加速器由于能量适中，流量足够而被常用，可加速p，d，15N和18O等粒子，加速的粒子轰击靶可引起(p,n)、(p,)、(d,n)、(d,2n)、(d,)、(,n)、(,2n)等核反应。加速器生产放射性核素有以下特点： 核反应的产核和靶核一般是不同的元素，因此可用化学法分离，从而获得放射性纯度和比活度都很高的放射性核素； 可生产反应堆不能生产的缺中子放射性核素，其衰变多为EC或发射正电子，用于医疗诊断； 由于(n,)反应截面低

5、，反应堆无法生产碳、氮、氧等轻元素，即使能生产，其半衰期不是太长（14C：5730a），就是太短（19O：26.9s），不适合于医用。而加速器能方便产生11C、13N等核素。 与反应堆相比,加速器的投资少，运行和管理方便，但生量低，成本高，制靶过程复杂，一般只在下列情况下来弥补反应堆的不足： 1）当用反应堆不能产生出比活度高的放射性核； 2）当反应堆不能产生出符合使用要求的某种放射性核素； 3）当远离反应堆的地方需要短半衰期放射性核素； 4）当对某种核素需要量少，反应堆生产较方便。 生产67Ga：1、制靶 在紫铜靶基上用电镀法镀锌（天然锌），厚度为3070mg/cm2；2、轰靶 用回旋加速器产

6、生的26MeV、流强为50A的质子流轰靶， 68Zn(p,2n) 67Ga;3、化学分离 照射后，取出，放在铅罐内冷却3d，降低66Ga的活度，然后进行化学分离得67Ga。（3）从乏燃料后处理中提取放射性核素 反应堆乏燃料是提取放射性核素的重要原料。这些放射性核素都集中在后处理厂的高放废液和废气中。 裂片元素： 超铀元素。一个1000MW的核电站产生： 乏燃料：30t/a； Pu：0.27t/a； U： 28.6t/a； 裂变产物：1.13t/a。 （4）制备放射性核素的其他方法 1）放射性核素发生器，是一种可以定期从放射性母体核素中分离出放射性子体核素的装置，其母体核素的半衰期较长，子体核素

7、半衰期较短，母体与子体易达到平衡；(99Mo-99mTc,66h,6h) 2）用放射性同位素中子源照射来获得微量的放射性核素； 3）用热核中子闪曝合成超铀元素。表 几种医用核子发生器 9.2 放射性核素示踪法（1）放射性核素示踪法的一般原理及特点原理： 是利用放射性核素作为示踪原子，通过放射性的测量以显示其存在的位置、数时及其转变过程，从而跟踪观察研究对象的运动变化情况。特点： 灵敏度高，检测限可达10-1510-13g； 测量方法简便； 能揭示原子、分子的运动规律及其他方法难以发现的规律。（2）放射性核素示踪法1）简单示踪法 将放射性核素机械地结合或附着于研究对象上，然后通过探测放射性来观察

8、研究对象的运动情况。2）物理混合示踪法 将放射性核素与研究对象充分进行物理混合，然后通过测量放射性活度的变化来弄清研究对象的行为和质性。如稀释测定法。3）标记化合物示踪法 根据放射性核素与其稳定同位素除了同位素效应外在化学和生物学性质上完全相同的前提下，利用放射性标记化合物对同类化合物进行示踪。（3）放射性示踪剂的选择 从实验目的和实验财周期长短来考虑放射性示踪核素的半衰期； 辐射类型和能量，用作示踪剂的主要是和放射性核素； 比活度，放射性示踪剂的比活度必须足够高，要求测量时样品中的活度至少大于本底计数率标准偏差的3倍。9.3 放射性核素在医学、生物学中的应用（1）放射性药物及其应用 放射性药

9、物是指在医学上使用的含有放射性核素的化合物或生物物质的统称。根据其临床应用的目的不同可分为两类： 1）治疗用放射性药物； 2）诊断用放射性药物。放射性药物除了符合药物的一般要求外，还需满足以下放射性药物除了符合药物的一般要求外，还需满足以下要求要求： 放射性核素及其衰变产物应对机体基本无害，且容易从体内廓清； 半衰期较短，减少对机体的辐射损伤； 有较高的化学纯度，放射性纯度和放化纯度，减少毒副作用； 有适宜于探测的射线，一般为射线，能量在100300keV； 有适宜的比活度。（2）放射免疫技术 放射免疫包括放射免疫分析法(RIA)、放射免疫显像(RII)和放射免疫治疗(RIT)。1）放射免疫分