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年产量以克甚至原子数为单位的锕系元素,他们究竟有什么用途?

2020-02-01 10:57          同位素 同位素

中国核技术网讯:锕 227的半衰期为21.77 年。它于1899年首先被法国科学家安德烈-德拜耳尼(André -Debierne)发现,随后在1902年德国化学家弗雷德里奇-奥托-吉赛尔(Friedrich-Otto-Giesel)也独立地发现了该元素。存在于沥青铀矿及其它含铀矿物中。人工制备锕的数量极少,其在商业和科学研究方面极为有限。其名字来自于希腊文“aktinos”,意为“射线”或“光束”。

1789年克拉普罗特从沥青铀矿中发现铀,是锕系中第一个被发现的元素。1828年贝采利乌斯发现钍。铀和钍的发现为大部分其他锕系元素的制取开辟了道路。1899年在居里实验室工作的德比尔纳发现锕,1902年盖瑟尔也独立发现了锕。1913年法扬斯和格林发现了镤的同位素234Pa,1917年哈恩和梅特勒发现了231Pa。1940年麦克米伦和艾贝尔森用中子辐照天然铀得到镎。同年,西博格等用氘核轰击铀得到钚。1944年他又利用钚同位素的中子俘获反应获得镅,用氦离子轰击钚同位素获得锔,1949年汤普森等人用氦离子轰击241Am获得锫,1950年用氦离子轰击242Cm获得锎。吉奥索等人又于1952年、1953年、1955年、1958年、1961年分别获得锿、镄、钔、锘和铹。

当前世界锕系各种元素的生产规模相差很大;铀的年产量以万吨计,钍以千吨计,钚以吨计,镎、镤、镅以公斤计,锕、镤、锔、锎以克计,锎外锕系元素以毫克甚至以原子数计。

中国已制得所有的锕系元素。

锕系元素主要用作核反应堆的原料,便携式的γ或X射线源;铀和钚等是制造核武器的主要原料。

锕系元素的用途

锕系元素的用途越来越广,铀-233、铀-235和钚-239是核反应堆和核电站用的燃料,锕—227、锔—244和钚—238等则用作宇航飞行器的热源。虽然锕天然存在于铀矿里,但含量极低。当人们真正需要一些锕的时候,可以用以下方法来生产:在核反应堆中用中子轰击镭-225,将它转化为镭-227,后者会以42分钟的半衰期衰变为锕的长寿命同位素锕-227。

锕系元素的特点

锕系元素都是金属,与镧系元素一样,化学性质比较活泼。它们的氯化物、硫酸盐、硝酸盐、高氯酸盐可溶于水 ,氢氧化物、氟化物、硫酸盐、草酸盐不溶于水。大多数锕系元素能形成配位化合物 。α 衰变和自发裂变是锕系元素的重要核特性,随着原子序数的增大 ,半衰期依次缩短 ,铀238的半衰期为4.468×10年;铹260的半衰期只有3分钟。锕系元素的毒性和辐射( 特别是吸入人体内的α辐射体 )的危害较大,必须在有防护措施的密闭工作箱中操作这些物质。

在人工合成的锕系元素中,只有钚、镎、镅、锔的年产量达千克级以上,锎仅为克量级,锿以后的元素量极少,半衰期很短,仅用于研究。用途比较多的只限于铀和钍,钚在某些情况下用作核燃料。

(中国核技术网 责任编辑:杨洋)



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