А.К. Лаврухина, А.А. Поздняков - Аналитическая химия технеция, прометия, астатина и франция (1113384), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Из систематики- иР. 46. Зависимость знергин и -распада изо- распада тяжелых ядер топои редкоземельных элементов от массового [140]следует, что велинисла 1178] чины энергии а-частиц (Е,) у изотопов одного элемента растут с уменьшением числа нейтронов и что у ядер вблизи замкнутой оболочки из 126 нейтронов, а именно у ядер с числом нейтронов (Л') 128, энергияа-распада достигает максимума. Такого же повышения Е„следует ожидать среди изотопов редкоземельных элементов с замкнутой оболочкой из 82 нейтронов. По аналогии с тяжелыми ядрами максимумы величин Е„, а следовательно и большие скорости распада в этой области следует ожидать у ядер с 84 нейтронами [178, 553).
На рис. 46 изображены кривые зависимости Е„известных в настоящее время а-активных изотопов РЗЭ от их атомного веса[178]. Линия, проведенная через ядра с максимальными значениями Е„ проходит через ядра ]к[4[444 Бшхбб, Бп'4' Сгс[444 ТЬ444, ]уу'бз которые имеют 84 нейтрона. Ход этой линии дает возможность предположить, что Ршгбб (74/ = 84) должен обладать а-активностью. Путем интерполяции была оценена энергия его а-распада, равная 2,3 Мгв. Период полураспада, вычисленный с учетом деформации ядра, ле- 114 жнт в пределах 10 " —: 10" лет.
Более точные значения Т„= 1,7.10'з лет и Е„= 2,24 Мзв были определены по систематике, предложенной в работе [540). Недавно были проведены эксперименты по обнаружению а-излучения у Рш'" [447]. 30 мг ЯштббзОз (степень обогащения 94,6зА4) облучались четыре недели потоком нейтронов 2.10" нгйтр)сма сек. После облучения фракция самария, содержащая 8шхбб (Т/, ——- = 340 дней), отделялась от соседних РЗЭ на смоле дауэкс-50)(8 с размером зерен 400 меш вымыванием 0,25 М раствором а-гидрооксиизобутирата аммония с рН 4,60 при 75' С. Через 7 месяцев из (0 4) рв44а(/000диай) диаййк /000 р 447(дй, 7 ) 7/0+0 се.
аз 4- Ф 4~~ .0 Г(г- З. не П!47 740 0 яй мз Рнс. 47. Схемы распада радиоизотопов Рю'4' (а) и Ргпгбт (б) 147, 453] этой фракции таким же путем отделялся дочерний Ргп'"с активностью 16,5 —:121 мкк/ори. Измеренная энергия а-частиц оказалась точно совпадающей с предсказанной в работе ]540] (см.
табл. 21). Величина Е„дает значение Т*/, —— -- 6,3 10' лет. Получены данные о двух изотопах с массовым числом 146. Значения спина и четности состояния, равные 3 в и 4 †, соответствуют изотопу с Т/, = 700 дней; основное состояние 0 принадлежитизотопу с Т.ь = 14 — 18 дней. На рис. 47, а изображена схема распада первого изотопа, полученного облучением обогащенного Нс]'44 протонами с энергией 30 Мгг [453]. В работе [489) изучали Рш'44 (Т/. —— — 700 дней), полученный по реакции Ргп'"(и,2п).
Найдена величина отношения атомов Ргптбб)Ршт47, равная 6,9 1О '. Этот же изотоп был обнаружен во фракции прометия, выделенной из продуктов делевия,[,)ззб тепловыми нейтронами [489]. Изотоп Рш'44 (Т/, — — 14 — 18 дней) обнаружен нами в продуктах ядерных реакций, вызванных частицами высокой энергии (см. табл.
22). Ргп'" — единственный изотоп прометия, полученный в больших количествах из продуктов деления 1)а" тепловыми нейтронами. Выход его сравнительно высок и составляет 2,6еА4 [475]. В реактое мощностью 100 квт ежедневно образуется около 1 мг Ргп"' 512], а реактор Окриджской Национальной лаборатории произво- Вз 115 днт приблизительно 650 г Рт'" в год [252].
Все физические и химические свойства прометия изучаются с использованием этого изотопа. Удельная активность его достаточно высока — 0,6 юори/мг. Однако благодаря отсутствию у-излучения работа с миллиграммовыми количествами Ргп'" не требует специальной защиты. Рт"' имеет очень простую схему распада (рис. 47, б) [357, 453]. Предполагается, что Рт'" должен обладать а-распадом [312]. С помощью современной сцинтилляционной техники исследовалась схема уровней ядра Ргп'": основное состояние ('/,+), 91 кзв ('/з+); 410 кзв ('/,+); 489 кзв; 531 кзв ('/,+); 686 кзв ('/.„+) и 720 кзв [524]. Полный угловой момент (спин) Рт " равен '/, единиц Ь, дипольный магнитный момент +2,7 ]-- 0,3 ядерных магнитонов; Ргп'" имеет квадрупольный электрический момент, равный О,? барн [262].
С помощью калориметра и 4п-пропорционального 8-счетчика получена величина энергии, выделяемая при распаде Рт'". Она равна 0,414-'- 0,005 вгп/ккюри [477]. Сечение (п,у)-реакции Рты7 равно 60 + 20 барн для тепловых нейтронов. Порог реакции Рп|"' (п,2п) равен 7,0 -1-0,1 Мзв [307], а сечение на нейтронах деления— около 6 мбарн [489]. Рш"' образуется при спонтанном делении [)'" [423] и при ядерных реакциях с быстрыми протонами [90, 125].
Изучению схем распада изотопов прометия с массовым числом 148 посвящено несколько работ, выполненных в последние годы с помощью наиболее совершенной аппаратуры [225, 344, 392, 488]. Основное состояние соответствует периоду полураспада 5,4 дня, возбужденное — Т.„= 41 день [47]. Схема распада последнего изотопа очень сложна; она содержит 15 у-линий [225]. Изотопы получаются прн облучении ЧйзОг обогащенной Чб'" (до 92,9%), протонами с энергией 13,6 Мзв [344] и при ядерных реакциях с быстрыми протонами (см. табл. 22). Изотопы Рп1'", Ртыа и Ртми образуются примногих ядерных реакциях (см.
табл.21 и 22). Образование Рщ'и при облучении Чбт" быстрыми протонами объяснено реакцией (р, и') [88]. Методом задержанных совпадений со сцинтилляционной техникой получены новые данные о распаде Ргп"' [290], на основании которых можно предположить существование семи изомерных состояний этого изотопа. Получены новые данные о у-спектре Ргпгм [240, 308). Общая энергия распада этого изотопа равна ! 188+ 1О кзв [240]. Основной реакцией получения Рп11" является облучение в реакторе ]Чб,О,, обогащенной изотопом ~Ч41'з до 95,6з4 [266]. Для этого изотопа определены следующие характеристики: спин равен 5/2, ядерный момент [[х,[ = 1,8! квадрупольный момент — 1,9 бари [262].
Детально изучено влияние энергии у-квантов на выход Рш'и при делении ()'". Найдено, что при максимальном значении энергии у-квантов Е„„,„,= 14 Мзв выход этого изотопа равен 1,1 ьт 0,2%, а соотношение Рщыз: Ргпгм = 2,07+ 0,08 [141). !16 Самые тяжелые изотопы прометия — Рп1, Рш'" и Ршим имеют короткие периоды полураспада и изучены еще недостаточно полно. При облучении высоко обогащенных препаратов Ят'з2 и 8ш'" нейтронами с энергией 14,8 Мзв были определены сечения реакций, приводящих к образованию изотопов прометия; для реакции Ящт" (п,р) Рш1" сечение (о) равно 3,7+ 0,2 мбарн, для реакции Ящы4 (п,р) Рп1'" о = 13,5 -1- 0,2 мбарн [566].
Нами [90, 124] во фракции прометия, выделенной из продуктов облучения самария и тория протонами сэнергией 660 Мзв, обнаружена активность с Т/,ж 14 час., принадлежащая, по-видимому, Ргп"". Нахождение в природе Несмотря на то, что прометий не имеет стабильных изотопов, он может быть обнаружен в природе либо в виде долгоживующих изотопов с Т./, > 1О' лет, либо как сравнительно короткоживущий дочерний продукт долгоживущих радиоактивных изотопов Хб или 8ш.
Еще в 1934 г. Либби [400] наблюдал слабую ]) -активность с энергией 11 кзв в тщательно очищенных образцах Хб с удельной активностью 60 — 120 раси/сек г. Эта активность была приписана изотопу неодима с Т ь — — 1,46 1О" лет. Позднее Коман [378] на основании диаграммы известных четно-четных р -активных ядер предсказал, что изотоп г[б'" (с 5,6%-ным содержанием в природной смеси) должен быть долгоживущим [) -излучателем. В 1952 г. Мучелан и Коман [435] обнаружили в образцах неодима, тщательно очищенного с помощью ионного обмена, и-распад Чб"~ с удельной активностью 0,003 раси/сек г н Тч, > 2 1О" лет.
Дочерний продукт этого изотопа Рт'" с Та=2,7 часа находится в равновесии с Чбыз и поэтому может быть обйаружен в природном неодиме в количестве 8,6 10 "мг/г Мб. Неудачу поисков этого изотопа [228, 543) можно, по-вндимому, объяснить тем, что применяемые методы фракционного разделения РЗЭ как с помощью дробной кристаллизации различных солей, так и с помощью амальгамы натрия [228] занимают очень длительное время, за которое РпР'г, отделенный от материнского изотопа, полностью распадается. Открытие а-активности у Рп1"' [447] с Т,, = 6,3 1Оз лет, величина которого сравнима с возрастом вещества земной коры (4,5.
10' лет), дает основание для поисков этого изотопа в природе. Представляется также возможным обнаружить изотоп Рщы' в урановых минералах и рудах, в которых он образуется в результате спонтанного деления [7'". На основании величины выхода Рп1'4' было рассчитано количество Рщы', находящегося в равновесии с 1)'" [81]; оно равно 6 10 "мг/г [). Величина Т/, спонтанного деления 1Р" бралась равной 8 1(Р' лет, а величина выхода Рп|'" на деление — 3% (с учетом вклада 1И'47). 117 Применение прометия Практическое применение нашел один изотоп прометия — Рш'", получаемый в ядерных реакторах в больших количествах. Его широкое использование обусловлено достаточно большим временем жизни, отсутствием Т-излучения и малым пробегом р-частиц в веществе. Активность прометиевых источников уменьшается различными экранами вдвое при толщине 4 мг!смз.
Прометий используется главным образом в люминофорных составах [218, 319, 579); р -излучение Ргпьн приводит к интенсивному их свечению и в то же время не вызывает быстрого старения люминофоров, как это имеет место при введении а-активных изотопов. Рш"з используется в виде окиси. Созданы изотопные источники тока с Ршгвз [232, 306, 318, 442, 490). Испускаемые Ргп"' 8-лучи попадают на слой фосфбра, вызывая в нем световые вспышки; световая энергия затем с помощью фотоэлементов превращается в электрическую. В зависимости от задач изотопные источники тока имеют различные размеры.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
