[科普中國(guó)]-天然放射性元素

發(fā)現(xiàn)

自1896年法國(guó)物理學(xué)家A.H.貝可勒爾發(fā)現(xiàn)鈾的放射性后，科學(xué)家們就利用測(cè)量放射性的方法，對(duì)所有的元素進(jìn)行了普查。1898年M.居里和P.居里用自制的電離室和靜電計(jì)，配合以石英壓電發(fā)生器等設(shè)備，用定量測(cè)量放射性的方法，對(duì)已知元素或其化合物進(jìn)行了普查。在研究了各種鈾礦和釷礦的放射性之后，發(fā)現(xiàn)有些礦物的放射性比純鈾或純釷還強(qiáng)。他們用硫化物沉淀法從瀝青鈾礦中分離出一種放射性比鈾強(qiáng)400倍、化學(xué)性質(zhì)與鉍類似的新元素──釙。接著，居里夫婦等又從瀝青鈾礦中分離出放射性極強(qiáng)的另一種新元素──鐳。1899年法國(guó)科學(xué)家 A.-L.德比埃爾內(nèi)使用氨水和稀土元素形成沉淀的方法，從鈾礦渣中載帶分離出第三個(gè)放射性元素──錒。

介紹存在天然產(chǎn)物中能自發(fā)放射出α、γ、β射線，由同一原子序數(shù)的原子組成的物質(zhì)。它們是釙、氡、鈁、鐳、錒、釷、鏷和鈾等。

鈾、釷是重要的核燃料，Ra和Ac可用作放射源和放射性標(biāo)準(zhǔn)源。鈾、釷的長(zhǎng)壽命同位素U、U和Th是三個(gè)天然放射性衰變系的“始祖”核素。釙、氡、鈁、鐳、錒、釷、鏷和鈾的一些同位素是這三個(gè)放射性衰變系的成員。

鈾、釷常與稀土元素或其他金屬形成共生礦(例如獨(dú)居石等)，鈾還存在于煤、磷等礦床中。因此，在冶金、化工等工業(yè)生產(chǎn)中，天然放射性元素是產(chǎn)生輻射危害的主要來(lái)源。在安全防護(hù)和環(huán)境保護(hù)工作中，要考慮它們的影響。當(dāng)?shù)V石中的鈾、釷含量較高時(shí)，應(yīng)綜合予以回收。1

類別（1）鈾系： 又稱鈾-鐳系，它從U開(kāi)始，中間經(jīng)過(guò)8次α衰變、6次β衰變，最后生成穩(wěn)定的Pb；

（2）錒系：又稱錒-鈾系，它從U開(kāi)始，中間經(jīng)過(guò)7次α衰變、4次β衰變，最后生成穩(wěn)定的Pb；

（3）釷系： 以Th為開(kāi)始，中間經(jīng)過(guò)6次α衰變、4次β衰變，最后生成穩(wěn)定核素Pb。

（4）宇宙射線與大氣元素或其他物質(zhì)作用的產(chǎn)物主要有H、Be、Be、C、Al、Si，還有P、P、S、Cl、Cl和Ar。

（5）單獨(dú)存在于海洋中并且有穩(wěn)定同位素的長(zhǎng)壽命核素，包括K、Rb、In、La、Nd、Sm、Gd、Lu、Ht、Re、Pt、Pt、Sn、W、Ce等。它們的半衰期大體在10—10年之間。

應(yīng)用工業(yè)領(lǐng)域天然放射性元素的應(yīng)用范圍從早期的醫(yī)學(xué)和鐘表工業(yè)擴(kuò)大到核動(dòng)力工業(yè)和航天工業(yè)等多種領(lǐng)域。主要用途有：

① 核燃料，除鈾235外,鈾238在反應(yīng)堆中經(jīng)中子輻照生成的钚239、釷232在反應(yīng)堆中轉(zhuǎn)化成的鈾233,都可用作核燃料。

② 中子源，釙210－鈹中子源、 鐳226－鈹中子源和钚239－鈹中子源都有重要用途。

③ 輻照治療癌癥,鐳或氡封于管中制成鐳管或氡管可用于治療癌癥。

此外，釷可制成特殊焊條、超真空系統(tǒng)的吸氣劑、結(jié)構(gòu)金屬中的添加劑；氧化釷可用作某些有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的催化劑和高溫陶瓷材料，與鎢混合可制成燈絲。

海洋領(lǐng)域天然放射性同位素在海洋研究中的重要用途，概括起來(lái)大體有三個(gè)方面：

①測(cè)定海水的年齡，推測(cè)海水的循環(huán)模型；

②研究大尺度的海洋混合模型；

③海洋沉積物的年代測(cè)定。14C廣泛地應(yīng)用在前兩項(xiàng)中，它是根據(jù)海水中的C濃度與研究水體的年齡，以及該水體與不同C含量的各種水團(tuán)的混合程度有關(guān)這一現(xiàn)象進(jìn)行的。2