Ядерная химия

Альфа-распад — это один из типов радиоактивного распада, при котором атомное ядро ​​испускает альфа-частицу и тем самым превращается (или «распадается») в атом с массовым числом , уменьшенным на 4, и атомным номером, уменьшенным на 2.

Ядерная химия — это раздел химии, изучающий радиоактивность , ядерные процессы и преобразования в ядрах атомов, такие как ядерная трансмутация и ядерные свойства.

Это химия радиоактивных элементов, таких как актиниды , радий и радон, вместе с химией, связанной с оборудованием (таким как ядерные реакторы ), которое предназначено для выполнения ядерных процессов. Сюда входит коррозия поверхностей и поведение в условиях как нормальной, так и ненормальной эксплуатации (например, во время аварии ). Важным направлением является поведение объектов и материалов после помещения в ядерных отходов хранилище или захоронение .

Оно включает изучение химических эффектов, возникающих в результате поглощения радиации живыми животными, растениями и другими материалами. Радиационная химия контролирует большую часть радиационной биологии , поскольку радиация влияет на живые существа на молекулярном уровне. Если объяснить это по-другому, радиация изменяет биохимические вещества внутри организма, изменение биомолекул затем меняет химию, которая происходит внутри организма; это изменение в химии может привести к биологическому результату. В результате ядерная химия значительно облегчает понимание медицинских методов лечения (таких как рака лучевая терапия ) и позволяет улучшить эти методы лечения.

Оно включает изучение производства и использования радиоактивных источников для ряда процессов. К ним относятся лучевая терапия в медицинских целях; использование радиоактивных индикаторов в промышленности, науке и окружающей среде, а также использование радиации для модификации таких материалов, как полимеры .

Сюда также входит изучение и использование ядерных процессов в нерадиоактивных областях человеческой деятельности. Например, спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) обычно используется в синтетической органической химии и физической химии , а также для структурного анализа в макромолекулярной химии .

История

После того, как Вильгельм Рентген открыл рентгеновские лучи в 1895 году, многие ученые начали работать над ионизирующим излучением. Одним из них был Анри Беккерель , исследовавший связь между фосфоресценцией и почернением фотопластинок . Когда Беккерель (работавший во Франции) обнаружил, что без внешнего источника энергии уран генерирует лучи, которые могут затемнить (или затуманить ) фотографическую пластинку, была обнаружена радиоактивность. Мария Склодовская-Кюри (работающая в Париже) и ее муж Пьер Кюри выделили два новых радиоактивных элемента из урановой руды. Они использовали радиометрические методы, чтобы определить, в каком потоке находится радиоактивность после каждого химического разделения; они разделили урановую руду на каждый из различных химических элементов, которые были известны в то время, и измерили радиоактивность каждой фракции. Затем они попытались разделить эти радиоактивные фракции дальше, чтобы выделить меньшую фракцию с более высокой удельной активностью (радиоактивность, деленная на массу). Таким образом они изолировали полоний и радий . Примерно в 1901 году было замечено, что высокие дозы радиации могут вызвать у человека травмы. Анри Беккерель носил в кармане образец радия, в результате чего получил высоколокальную дозу, которая привела к радиационному ожогу . Эта травма привела к изучению биологических свойств радиации, что со временем привело к разработке методов лечения.

Эрнест Резерфорд , работавший в Канаде и Англии, показал, что радиоактивный распад можно описать простым уравнением (линейным уравнением производной первой степени, теперь называемым кинетикой первого порядка ), подразумевающим, что данное радиоактивное вещество имеет характерный « период полураспада » ( время, необходимое для того, чтобы количество радиоактивности, присутствующей в источнике, уменьшилось вдвое). Он также придумал термины «альфа» , «бета» и «гамма-лучи» , он преобразовал азот в кислород и, что наиболее важно, он руководил студентами, которые проводили эксперимент Гейгера-Марсдена (эксперимент с золотой фольгой), который показал, что « модель сливового пудинга » атома была неправильный. В модели сливового пудинга, предложенной Дж. Дж. Томсоном в 1904 году, атом состоит из электронов, окруженных «облаком» положительного заряда, чтобы уравновесить отрицательный заряд электронов. Для Резерфорда эксперимент с золотой фольгой подразумевал, что положительный заряд заключен в очень маленьком ядре, что привело сначала к модели Резерфорда , а затем и к Бора модели атома , где положительное ядро ​​окружено отрицательными электронами.

В 1934 году Марии Кюри дочь ( Ирен Жолио-Кюри ) и зять ( Фредерик Жолио-Кюри ) первыми создали искусственную радиоактивность : они бомбардировали бор альфа-частицами, чтобы создать бедный нейтронами изотоп азот-13. ; этот изотоп испускал позитроны . Кроме того, они бомбардировали алюминий и магний нейтронами, чтобы получить новые радиоизотопы.

В начале 1920-х годов Отто Хан создал новое направление исследований. Используя «эманационный метод», который он недавно разработал, и «эманационную способность», он основал то, что стало известно как «прикладная радиохимия» для исследования общих химических и физико-химических вопросов. В 1936 году издательство Корнеллского университета опубликовало на английском (а позже и на русском) книгу под названием «Прикладная радиохимия» , в которой содержались лекции, прочитанные Ханом, когда он был приглашенным профессором в Корнельском университете в Итаке, штат Нью-Йорк , в 1933 году. Эта важная публикация имела большое влияние почти на всех химиков-ядерщиков и физиков в Соединенных Штатах, Великобритании, Франции и Советском Союзе в 1930-х и 1940-х годах, заложив основу современной ядерной химии. Хан и Лиза Мейтнер открыли радиоактивные изотопы радия , тория , протактиния и урана . Он также открыл явления радиоактивной отдачи и ядерной изомерии и стал пионером в датировании рубидием-стронцием . В 1938 году Хан, Лиза Мейтнер и Фриц Штрассман открыли деление ядра , за что Хан получил Нобелевскую премию по химии 1944 года . Ядерное деление было основой ядерных реакторов и ядерного оружия . Хана называют отцом ядерной химии. и крестный отец ядерного деления .

Основные направления

Радиохимия — это химия радиоактивных материалов, в которой радиоактивные изотопы элементов используются для изучения свойств и химических реакций нерадиоактивных изотопов (часто в рамках радиохимии отсутствие радиоактивности приводит к тому, что вещество описывается как неактивное, поскольку изотопы стабильны). ).

Более подробную информацию можно найти на странице радиохимии .

Радиационная химия

Радиационная химия — это изучение химического воздействия радиации на вещество; это сильно отличается от радиохимии, поскольку в материале, который химически изменяется под воздействием радиации, не должно присутствовать радиоактивности. Примером является превращение воды в газообразный водород и перекись водорода . До появления радиационной химии считалось, что чистую воду невозможно разрушить.

Первоначальные эксперименты были направлены на понимание воздействия радиации на материю. Используя рентгеновский генератор, Хьюго Фрике изучил биологические эффекты радиации, поскольку она стала распространенным вариантом лечения и методом диагностики. Фрике предположил и впоследствии доказал, что энергия рентгеновских лучей способна превращать воду в активированную воду, позволяя ей вступать в реакцию с растворенными веществами.

Химия для атомной энергетики

Радиохимия, радиационная химия и ядерная химическая технология играют очень важную роль в синтезе прекурсоров уранового и ториевого топлива, начиная с руд этих элементов, изготовления топлива, химии теплоносителя, переработки топлива, переработки и хранения радиоактивных отходов , мониторинга выбросов радиоактивных элементов во время реактора. эксплуатация и геологическое хранение радиоактивных веществ и т.д.

Исследование ядерных реакций

Смотрите также: ядерная физика и ядерные реакции.

Сочетание радиохимии и радиационной химии используется для изучения ядерных реакций, таких как деление и синтез . Одним из первых свидетельств ядерного деления было образование короткоживущего радиоизотопа бария , который был выделен из нейтронами облученного урана ( ¹³⁹ Ба, с периодом полураспада 83 минуты и ¹⁴⁰ Ba с периодом полураспада 12,8 суток являются основными продуктами деления урана). В то время считалось, что это новый изотоп радия, поскольку в то время стандартной радиохимической практикой было использование осадка-носителя сульфата бария для выделения радия. Совсем недавно сочетание радиохимических методов и ядерной физики было использовано в попытке создать новые «сверхтяжелые» элементы; Считается, что острова относительной стабильности существуют там, где период полураспада нуклидов составляет несколько лет, что позволяет изолировать значительные количества новых элементов. Более подробную информацию об первоначальном открытии ядерного деления см. в работе Отто Хана .

Ядерный топливный цикл

Это химия, связанная с любой частью ядерного топливного цикла , включая ядерную переработку . Топливный цикл включает в себя все операции, связанные с производством топлива, от добычи, переработки и обогащения руды до производства топлива ( Фронтальная часть цикла ). Сюда также входит поведение «в реакторе» (использование топлива в реакторе) перед концом цикла. Завершающая часть включает в себя обращение с отработанным ядерным топливом либо в бассейне отработавшего топлива , либо в сухом хранилище перед его захоронением в подземном хранилище отходов или переработкой .

Нормальные и аномальные состояния

Ядерную химию, связанную с ядерным топливным циклом, можно разделить на две основные области: одна область связана с работой в заданных условиях, а другая область связана с условиями неправильной эксплуатации, когда произошли некоторые отклонения от нормальных условий эксплуатации или ( реже ) происходит авария. Без этого процесса все это не было бы правдой.

переработка

Закон

В Соединенных Штатах принято один раз использовать топливо в энергетическом реакторе, прежде чем поместить его в хранилище отходов. В настоящее время долгосрочный план состоит в том, чтобы поместить отработанное топливо гражданских реакторов в глубокое хранилище. Эта политика отказа от переработки была начата в марте 1977 года из-за опасений по поводу распространения ядерного оружия . Президент Джимми Картер издал президентскую директиву , которая приостановила на неопределенный срок коммерческую переработку и переработку плутония в Соединенных Штатах. Эта директива, вероятно, была попыткой Соединенных Штатов подать пример другим странам, но многие другие страны продолжают перерабатывать отработанное ядерное топливо. Российское правительство под руководством президента Владимира Путина отменило закон, запрещавший импорт отработанного ядерного топлива, что позволяет россиянам предлагать услуги по переработке клиентам за пределами России (аналогично той, которую предлагает BNFL ).

ПУРЕКС химия

В настоящее время предпочтительным методом является использование PUREX процесса жидкостно-жидкостной экстракции , в котором используется смесь трибутилфосфата и углеводорода для извлечения урана и плутония из азотной кислоты . Эта экстракция осуществляется нитратными солями и классифицируется как сольватационный механизм . Например, экстракция плутония экстрагентом (S) в нитратной среде происходит по следующей реакции.

Мог ⁴⁺ _вод + 4НО ₃ ⁻ _водный + 2S _{органический} → [Pu(NO ₃ ) ₄ S ₂ ] _{органический}

охарактеризовано модельное соединение диоксоуранового(VI) комплекса с двумя нитрат-анионами и двумя триэтилфосфатными лигандами Между катионом металла, нитратами и трибутилфосфатом образуется комплексная связь, и методом рентгеновской кристаллографии .

При высокой концентрации азотной кислоты предпочтение отдается экстракции в органическую фазу, а при низкой концентрации азотной кислоты экстракция обратная (органическая фаза очищается от металла). Отработанное топливо обычно растворяют в азотной кислоте, после удаления нерастворимых веществ из высокоактивного щелока извлекаются уран и плутоний. Обычно загруженную органическую фазу затем обратно экстрагируют для получения жидкости средней активности , которая содержит в основном уран и плутоний с небольшими следами продуктов деления. Эту среднеактивную водную смесь затем снова экстрагируют трибутилфосфатом/углеводородом с образованием новой органической фазы, металлсодержащую органическую фазу затем отгоняют от металлов с образованием водной смеси, состоящей только из урана и плутония. Две стадии экстракции используются для повышения чистоты актинидного продукта , органическая фаза, используемая для первой экстракции, подвергается гораздо большей дозе радиации. Радиация может разложить трибутилфосфат до дибутилфосфата. Дибутилгидрофосфат может действовать как экстрагент как для актинидов, так и для других металлов, таких как рутений . Дибутилгидрофосфат может усложнить поведение системы, поскольку он имеет тенденцию извлекать металлы по механизму ионного обмена (экстракции способствует низкая концентрация кислоты), для уменьшения эффекта дибутилгидрофосфата это обычное явление для используемых органических фазу промывают раствором карбоната натрия для удаления кислотных продуктов разложения трибутилфосфатиолопора.

Новые методы рассматриваются для будущего использования

Процесс PUREX можно модифицировать, чтобы создать процесс UREX ( UR anium EX тяговый), который можно использовать для экономии места внутри мест захоронения высокоактивных ядерных отходов , таких как хранилище ядерных отходов Юкка-Маунтин , путем удаления урана, составляющего подавляющее большинство массы и объема отработанного топлива и его переработка в переработанный уран .

Процесс UREX — это процесс PUREX, который был модифицирован для предотвращения извлечения плутония. Это можно сделать, добавив плутониевый восстановитель перед первым этапом экстракции металла. В процессе UREX ~99,9% урана и >95% технеция отделяются друг от друга и от других продуктов деления и актинидов. Ключевым моментом является добавление ацетогидроксамовой кислоты (AHA) на участках экстракции и очистки. Добавление AHA значительно снижает экстрагируемость плутония и нептуния , обеспечивая большую устойчивость к распространению, чем на этапе экстракции плутония в процессе PUREX.

Добавляя второй экстрагент, октил(фенил) , N - дибутилкарбамоилметилфосфиноксид (CMPO) в сочетании с трибутилфосфатом (TBP), процесс PUREX можно превратить в процесс TRUEX ( TR и Uranic EX -N traction). Это процесс, изобретенный в США Аргоннской национальной лабораторией и предназначенный для удаления трансурановых металлов (Am/Cm) из отходов. Идея состоит в том, что, снизив альфа-активность отходов, большую часть отходов можно будет утилизировать с большей легкостью. Как и в случае с PUREX, этот процесс осуществляется по механизму сольватации.

В качестве альтернативы TRUEX был разработан процесс экстракции с использованием малондиамида. Преимущество процесса DIAMEX ( DIAM ide EX traction) состоит в том, что он позволяет избежать образования органических отходов, которые содержат элементы, отличные от углерода , водорода , азота и кислорода . Такие органические отходы можно сжигать без образования кислотных газов, которые могут способствовать образованию кислотных дождей . Процесс DIAMEX разрабатывается в Европе французским CEA . Этот процесс достаточно развит, чтобы можно было построить промышленное предприятие с существующими знаниями о процессе. Как и в случае с PUREX, этот процесс осуществляется по механизму сольватации.

Селективная экстракция актинидов (SANEX). В рамках обращения с минорными актинидами было предложено лантаноиды и трехвалентные минорные актиниды удалять из рафината PUREX с помощью таких процессов, как DIAMEX или TRUEX. Чтобы актиниды, такие как америций, можно было повторно использовать в промышленных источниках или использовать в качестве топлива, лантаноиды необходимо удалить. Лантаниды имеют большое нейтронное сечение и, следовательно, могут отравить ядерную реакцию, управляемую нейтронами. На сегодняшний день система экстракции для процесса SANEX не определена, но в настоящее время над этим процессом работают несколько различных исследовательских групп. Например, французское CEA работает над процессом на основе бис-триазинилпиридина (BTP).

Над другими системами, такими как дитиофосфиновые кислоты, работают некоторые другие исследователи.

Это тяговый процесс UNIVERSAL EX , разработанный в России и Чехии. Это процесс, предназначенный для удаления всех наиболее проблемных (Sr, Cs и минорных актинидов ) радиоизотопов из рафинатов, оставшихся после извлечения урана и плутония из использовано ядерное топливо . Химия основана на взаимодействии цезия и стронция с полиэтиленоксидом ( полиэтиленгликолем ) и кобальта карборана анионом (известным как хлорированный дикарболлид кобальта). Актиниды экстрагируются CMPO, а разбавителем является полярное ароматическое соединение , такое как нитробензол . такие как мета - нитробензотрифторид и фенилтрифторметилсульфон . другие разбавители , Также были предложены

Поглощение продуктов деления поверхностями

Другая важная область ядерной химии — изучение взаимодействия продуктов деления с поверхностями; Считается, что это позволяет контролировать скорость выброса и миграции продуктов деления как из контейнеров с отходами в нормальных условиях, так и из энергетических реакторов в аварийных условиях. Подобно хромату и молибдату , ⁹⁹ Анион TcO ₄ может вступать в реакцию со стальными поверхностями, образуя устойчивый к коррозии слой. Таким образом, эти металлоксо-анионы действуют как анодной ингибиторы коррозии . Формирование ⁹⁹ TcO ₂ на стальных поверхностях является одним из эффектов, который замедляет выделение ⁹⁹ Tc из контейнеров с ядерными отходами и ядерного оборудования, которое было потеряно до дезактивации (например, реакторы подводных лодок, потерянные в море). Этот ⁹⁹ Слой TcO ₂ делает поверхность стали пассивной, подавляя реакцию анодной коррозии. Радиоактивная природа технеция делает такую ​​защиту от коррозии практически нецелесообразной практически во всех ситуациях. Также было показано, что ⁹⁹ Анионы TcO ₄ реагируют с образованием слоя на поверхности активированного угля ( древесного угля ) или алюминия . Краткий обзор биохимических свойств ряда ключевых долгоживущих радиоизотопов можно прочитать в Интернете.

⁹⁹ Tc в ядерных отходах может существовать в других химических формах, кроме ⁹⁹ Анион TcO ₄ , эти другие формы имеют разные химические свойства. Аналогичным образом, выброс йода-131 при серьезной аварии на энергетическом реакторе может быть замедлен за счет его абсорбции металлическими поверхностями внутри атомной станции.

Образование

Несмотря на растущее использование ядерной медицины, потенциальное расширение атомных электростанций и опасения по поводу защиты от ядерных угроз и обращения с ядерными отходами, образовавшимися в последние десятилетия, число студентов, предпочитающих специализироваться в области ядерной и радиохимии, значительно сократилось за последние десятилетия. последние несколько десятилетий. Теперь, когда многие эксперты в этих областях приближаются к пенсионному возрасту, необходимо принять меры, чтобы избежать дефицита рабочей силы в этих важнейших областях, например, путем повышения интереса студентов к этим профессиям, расширения образовательного потенциала университетов и колледжей и предоставления более конкретной информации. обучение на рабочем месте.

Ядерная и радиохимия (ЯРХ) в основном преподается на университетском уровне, обычно сначала на уровне магистра и доктора философии. В Европе предпринимаются значительные усилия по гармонизации и подготовке образования NRC к будущим потребностям отрасли и общества. Эти усилия координируются в рамках проекта, финансируемого программой «Скоординированные действия», поддерживаемой 7-й рамочной программой Европейского сообщества по атомной энергии. Хотя NucWik в первую очередь предназначен для учителей, мы приветствуем всех, кто интересуется ядерной и радиохимией, и он может найти много информации и материалов, объясняющих темы, связанные с NRC.

Области спинаута

Некоторые методы, впервые разработанные в ядерной химии и физике, стали настолько широко использоваться в химии и других физических науках, что их лучше всего рассматривать отдельно от обычной ядерной химии. Например, изотопный эффект настолько широко используется для исследования химических механизмов и использования космогенных изотопов и долгоживущих нестабильных изотопов в геологии , что большую часть изотопной химии лучше рассматривать отдельно от ядерной химии.

Кинетика (использование в механистической химии)

Механизмы химических реакций можно исследовать, наблюдая, как кинетика реакции изменяется в результате изотопной модификации субстрата, известной как кинетический изотопный эффект . Сейчас это стандартный метод в органической химии . Вкратце, замена нормального водорода ( протонов ) на дейтерий внутри молекулы приводит к уменьшению частоты молекулярных колебаний связей XH (например, CH, NH и OH), что приводит к уменьшению колебательной нулевой энергии . Это может привести к снижению скорости реакции, если на скоростьопределяющем этапе происходит разрыв связи между водородом и другим атомом. Таким образом, если скорость реакции изменяется при замене протонов дейтерием, разумно предположить, что разрыв связи с водородом является частью этапа, определяющего скорость.

Использование в геологии, биологии и судебной медицине.

Космогенные изотопы образуются при взаимодействии космических лучей с ядром атома. Их можно использовать для датирования и в качестве природных индикаторов. Кроме того, путем тщательного измерения некоторых соотношений стабильных изотопов можно получить новую информацию о происхождении пуль, возрасте образцов льда, возрасте горных пород, а диету человека можно определить по образцу волос или другой ткани. . ( см. в разделе «Изотопная геохимия и изотопная сигнатура» Более подробную информацию ).

Биология

В живых существах изотопные метки (как радиоактивные, так и нерадиоактивные) могут использоваться для исследования того, как сложная сеть реакций, составляющих метаболизм организма , преобразует одно вещество в другое. Например, зеленое растение использует энергию света для преобразования воды и углекислого газа в глюкозу путем фотосинтеза . Если помечен кислород в воде, то метка появляется в газообразном кислороде, образуемом растением, а не в глюкозе, образующейся в хлоропластах внутри растительных клеток.

Для биохимических и физиологических экспериментов и медицинских методов ряд конкретных изотопов имеют важное применение.

• Преимущество стабильных изотопов заключается в том, что они не доставляют дозу радиации в изучаемую систему; однако значительный избыток их в органе или организме все равно может нарушать его функциональность, а доступность достаточных количеств для исследований на животных ограничена для многих изотопов. Измерение также сложно и обычно требует масс-спектрометрии, чтобы определить, сколько изотопа присутствует в конкретных соединениях, а средств локализации измерений внутри клетки не существует.
• ² H (дейтерий), стабильный изотоп водорода, является стабильным индикатором, концентрацию которого можно измерить с помощью масс-спектрометрии или ЯМР. Он встроен во все клеточные структуры. Также можно получить специфические дейтерированные соединения.
• ¹⁵ Также использовался N, стабильный изотоп азота. Он включается главным образом в белки.
• Радиоактивные изотопы имеют преимущества, заключающиеся в том, что их можно обнаружить в очень малых количествах, их легко измерить с помощью сцинтилляционного счетчика или других радиохимических методов, а также то, что их можно локализовать в определенных областях клетки и поддавать количественному определению с помощью авторадиографии . Многие соединения с радиоактивными атомами в определенных положениях могут быть получены и широко доступны коммерчески. В больших количествах они требуют мер предосторожности для защиты рабочих от воздействия радиации, и они могут легко загрязнить лабораторную посуду и другое оборудование. Для некоторых изотопов период полураспада настолько короток, что их приготовление и измерение затруднены.

Путем органического синтеза можно создать сложную молекулу с радиоактивной меткой, которая может быть ограничена небольшой областью молекулы. Для короткоживущих изотопов, таких как ¹¹ C были разработаны очень быстрые синтетические методы, позволяющие быстро присоединить радиоактивный изотоп к молекуле. Например, палладием, , катализируемая реакция карбонилирования в микрофлюидном устройстве использовалась для быстрого образования амидов. и, возможно, этот метод можно будет использовать для создания радиоактивных агентов визуализации для ПЭТ- визуализации.

• ³ H ( тритий ), радиоизотоп водорода, доступен с очень высокой удельной активностью, и соединения с этим изотопом в определенных положениях легко получить с помощью стандартных химических реакций, таких как гидрирование ненасыщенных предшественников. Изотоп излучает очень мягкое бета-излучение и может быть обнаружен с помощью сцинтилляционного счетчика.
• ¹¹ C, углерод-11 обычно получают циклотронной бомбардировкой ¹⁴ N с протонами. В результате ядерная реакция ¹⁴ Н(р,α) ¹¹ С. ​ Кроме того, углерод-11 также можно получить с помощью циклотрона ; бор в форме оксида бора реагирует с протонами в реакции (p,n). Другой альтернативный путь – реагировать ¹⁰ Б с дейтронами. Путем быстрого органического синтеза ¹¹ Соединение C, образующееся в циклотроне, преобразуется в агент визуализации, который затем используется для ПЭТ.
• ¹⁴ C можно получить углерод-14 (как указано выше) и преобразовать целевой материал в простые неорганические и органические соединения. В большинстве работ по органическому синтезу является нормальной попытка создать продукт из двух фрагментов примерно одинакового размера и использовать конвергентный путь, но когда добавляется радиоактивная метка, нормально пытаться добавить метку на поздних стадиях синтеза. форма очень маленького фрагмента молекулы, позволяющая локализовать радиоактивность в одной группе. Позднее добавление маркировки также сокращает количество стадий синтеза, на которых используется радиоактивный материал.
• ¹⁸ F, фтор-18 может быть получен реакцией неона с дейтронами, ²⁰ Ne реагирует в (d, ⁴ Он) реакция. Использование неона со следами стабильного фтора является нормальным ( ¹⁹ Ф ₂ ). ¹⁹ F ₂ действует как носитель, который увеличивает выход радиоактивности из мишени циклотрона за счет уменьшения количества радиоактивности, теряемой при поглощении на поверхностях. Однако это снижение потерь происходит за счет удельной активности конечного продукта.

Ядерная спектроскопия

Ядерная спектроскопия — это методы, которые используют ядро ​​для получения информации о локальной структуре вещества. Важными методами являются ЯМР (см. ниже), мессбауэровская спектроскопия и возмущенная угловая корреляция . Эти методы используют взаимодействие сверхтонкого поля со спином ядра. Поле может быть магнитным и/или электрическим и создается электронами атома и его окружающих соседей. Таким образом, эти методы исследуют локальную структуру вещества, главным образом конденсированного вещества в физике конденсированного состояния и химии твердого тела .

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР)

ЯМР-спектроскопия использует суммарный спин ядер вещества после поглощения энергии для идентификации молекул. Сейчас это стало стандартным спектроскопическим инструментом в синтетической химии . Одним из основных применений ЯМР является определение связи связей внутри органической молекулы.

ЯМР-визуализация также использует для визуализации чистый спин ядер (обычно протонов). Это широко используется в диагностических целях в медицине и может предоставить подробные изображения внутренних органов человека, не подвергая его воздействию радиации. В медицине ЯМР часто называют просто «магнитно-резонансной томографией», поскольку слово «ядерный» имеет для многих людей негативный оттенок.

См. также

• Важные публикации по ядерной химии
• Ядерная физика
• Ядерная спектроскопия

Дальнейшее чтение

Справочник по ядерной химии

Комплексное руководство в шести томах от 130 международных экспертов. Под редакцией Аттилы Вертеса, Шандора Надя, Золтана Кленчара, Резсо Г. Ловаса, Франка Рёша. ISBN   978-1-4419-0721-9 , Спрингер , 2011 г.

Радиоактивность Радионуклиды Радиация

Учебник Мэгилла, Гали. ISBN   3-540-21116-0 , Спрингер, 2005 г.

Радиохимия и ядерная химия, 3-е изд.

Комплексный учебник Шоппена, Лильензина и Ридберга. ISBN   0-7506-7463-6 , Баттерворт-Хайнеманн, 2001 г. [1] .

Радиохимия и ядерная химия, 4-е изд.

Комплексный учебник Шоппена, Лильенцина , Ридберга и Экберга. ISBN   978-0-12-405897-2 , Elsevier Inc., 2013 г.

Радиоактивность, ионизирующее излучение и ядерная энергия

Базовый учебник для студентов Иржи Хала и Джеймса Д. Навратила. ISBN   80-7302-053-X , Конвой, Брно, 2003 г. [2]

Радиохимическое руководство

Обзор производства и использования как открытых, так и закрытых источников. Под редакцией Б. Дж. Уилсона и написанием Р. Дж. Бэйли, Дж. Р. Кэтча, Дж. К. Чарльтона, С. С. Эванса, Т. Т. Горсача, Дж. К. Мейнарда, Л. К. Майерскоу, Г. Р. Ньюбери, Х. Шеарда, CBG Тейлора и Б. Дж. Уилсона. Радиохимический центр (Амершам) продан через HMSO , 1966 г. (второе издание)