人工放射性核素的制备和应用(卷名：化学)
preparation and application of artificial radionuclides
人工放射性核素的制备通常是以反应堆和加速器为主要工具，通过核反应进行的。这些核素所提供的辐射、能量及所具有的核性质，已在工业、农业、医学、科研等领域中广泛应用，成为原子能和平利用的一个重要方面。
人工放射性核素的制备 1934年F.约里奥－居里和I.约里奥－居里发现了人工放射性现象，这一发现引起了人们广泛的注意和兴趣。许多实验室都用回旋加速器加速的质子、氘和α粒子等来轰击各种元素，发现了许多种核反应，制备出许多人工放射性核素。但是，以加速的带电粒子轰击靶核时，要受到被轰击核的库仑力的排斥。轻核的库仑斥力小，加速的带电粒子进入轻核发生核反应比较容易；重核的库仑斥力大，加速的带电粒子进入重核产生核反应则甚难。中子不带电荷，不论靶核轻重或所带电荷高低，它都可以进入并引起核反应。E.费密等1934年用中子源中子照射了60种元素，发现37种以发射电子衰变的放射性核素。费密分离、分析了这些核素。这些核素都是通过(n，α)、(n，p)或(n，γ)三种核反应生成的。费密首先发现了这三种核反应。
随着人工放射性核素应用的推广，不仅要求能够产生或制备多种放射性核素，而且需要批量生产供应。1942年前人工放射性核素全靠加速器生产，但加速器只能照射小量的靶，而且靶子制备比较困难，一般还不能作长期照射，加上核物理实验与之争束流，故加速器生产供应的放射性同位素有限。核反应堆建成后，由于能在其中大量地照射各种元素的靶，制靶又比较容易，而且可以长期照射；因此转为以反应堆生产放射性核素为主。反应堆生产所用的核反应仍是费密当年的(n，γ)、 (n，p)和(n，α)等几种。(n，γ)后跟衰变的反应也是一种很重要的生产方式，如利用
可生产克级、上千居里的钋210，而且产物的原子序数与靶元素不同，既利于分离，又可获得无载体的产品。利用(n，γ)核反应生产的核素与靶同为一种元素又比靶的原子数量少很多数量级，故比活度极小。虽然对某些核素可以用齐拉特－查尔默斯效应来提高其比活度，如铬51，但多数核素还不能利用这一效应达到生产高比活度的产品。加速器则可以通过许多核反应生成与靶元素不同的另一元素的放射性核素，因而能分离得到无载体的比活度极高的产品。加速器生产的放射性核素虽然价贵量小，但不可缺少。这些核素除(d，p)核反应的外，都是贫中子核素，为反应堆所不能生产（反应堆生产的放射性核素都是丰中子的核素，以β-衰变）。贫中子放射性核素以β+或EC（电子俘获）衰变，β+ 伴有0.511兆电子伏的湮没辐射，EC则伴有特征的X射线，都是核医学上需要的比较理想的扫描或显影用核素。电子俘获核的剂量特别小，更适合医学上应用。随着核医学应用的日趋发达，60年代中期以后，加速器放射性核素的生产又有了很大的发展，成为人工放射性核素的重要来源之一。
核燃料铀235在反应堆中经过裂变反应235U(n，f)可生成约300种裂变产物；通过(n，γ)和多次(n，γ)核反应还可生成多种锕系元素，其中小部分产额较高、半衰期不短的产物或元素（如氪85、锶90、铯137、钷147、钚238、钚239、镅241、锔242、锔244等）很有用处。
利用各种粒子(中子、质子、氘核、α粒子、 光子)制备人工核素姸X（或可能产生的杂质核素）所需的靶核可由图1看出。每一方块代表一核素。N为中子数，Z为质子数。一对逆反应，如(n，γ)和(γ，n)，对姸X的位置是对称的。此图并未包罗一切核反应，如重离子核反应，图中即未列入。
自1934年发现人工放射性以来，发现的人工放射性核素的数目与日俱增，1937年为197种，1963年超过1300种，到1978年已超过2200种，40多年来一直以直线速度上升（图2）。但直到80年代中期，经常生产供应的人工放射性核素只有200多种。
人工放射性核素的应用 放射性核素的化学行为与它的稳定同位素相同，能与它们一起参加各种反应过程，由于放射性核素随时随地放出辐射，可用辐射仪表进行跟踪探测，提供有关信息，这种技术称为示踪技术。示踪技术在理、工、农、医各方面的应用很广。工业生产过程中的混合、流动、分布、组成、定位等都可用示踪技术来观测、控制。放射性核素示踪及反馈自控系统的采用已成为现代工业的标志和标准技术。
辐射与物质的作用是相互的。辐射对物质的作用，可用于辐射消毒、灭菌和食品辐照保藏，这种工艺的特点是迅速、有效而经济，不需化学处理、高压高温或制冷。辐射使有机物聚合、接枝或交联的作用可用以生产新材料。辐射还可育种、使雄虫不育、防治病虫害、治癌，还可以用于探伤和放射自显影等。
物质对辐射的作用，如减弱其强度或改变其方向，可据以制成厚度计、密度计、表面密度计、料位计、水分计等加以应用。这些仪表不接触、不损坏样品，测量快而连续，可用于高温、高压条件下或有毒、有腐蚀性物品的测量。
放射性核素的衰变能，可用来转化为热能、电能，用作潜水服的热源，边远地区无人气象站、人造卫星的电源和心脏起搏器的能源。（见放射源、放射性标记化合物、放射性产品的质量控制、放射性核素的应用）
参考书目
G. R. Choppin and Rydberg， Nuclear Chemistry， Theory and Applications， Pergamon， Oxford， 1980.