Б.Ф. Мясоедов, Л.И. Гусева, И.А. Лебедев, М.С. Милюкова, М.К. Чмутова - Аналитическая химия трансплутониевых элементов (1113402), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Сиборгом с сотр. [8851. Изотоп кюрия был получен при бомбардировке ядер ь"Рп ионами гелия: иЯРц (э л) и'Спз; изотопы "'Ап«и "»Сгп были выделены из плутония, облученного нейтронами в реакторе, где они образовались в результате следующих ядерных превращений: з" Рц (л, Т) з'"Рц (л, 7) з«'Рц — з"Аш (л, т) ы»Апз — ы»Сш г- г В 1945 г. Кеннингем (см. [885)) впервые выделил твердое соединение одного из ТПЭ вЂ” гидроокись америция. В течение последующих 3 — 4 лет были накоплепы миллиграммовые количества америция и микрограммовые количества кюрия, что позволило сделать следующий шаг — облучением америция и кюрия были синтезированы изотопы берклия (Томпсон п сотр., 1949 г.) и калифорния (Томпсон и сотр., 1950 г.): з"Аш (ц,2л) з«»В(«п зяСпз (ж л) ьяС( Весовые количества этих элементов были выделены значительно позже, в 1958 г.
(Кеннингем и Томпсон), а первое индивидуальное соединение калифорния (С10С]) получено лишь в 1960 г. (Кеннингем и Уолмен). Следующие два элемента — эйяштейпий и фермий — выделены большой группой американских ученых из Калифорнийского университета, Аргоннской национальной лаборатории и Лос-Аламосской научной лаборатории в 1952 †19 гг. из продуктов термоядерного взрыва «Майк», произведенного 1 ноября 1952 г.
В результате мгновенного облучения ьЧП большим потоком нейтронов, возникшим при термоядерном взрыве, образовались тяжелые изотопы урана, в том числе ы() и "1], при р -распаде которых в конечном итоге получились изотопы "'Ез и зсЕш. Первые весовые (субмикрограммовые) количества зйнштейния выделены в 1961 г, (Кеннипгем и сотр.). Фермий и более далекие ТПЭ до настоящего времени не получены в весовых количествах. Первый изотоп менделевия зз«М«] был синтезирован в феврале 1955 г. (Сиборг и сотр.) при облучении "'Ез ионами гелия: ы»Вг(п л) и«М,» Для синтеза следующих за менделевием элементов пришлось использовать новый метод — облучение ядер урана и трансурановых элементов тяжелыми многозарядными ионами. Ввиду исключительно малого выхода и коротких периодов полураспада изотопов трансменделевиевых элементов, синтезируемых в этих реакциях, их идентификация оказалась очень сложной и не всегда надежной.
Как правило, в первых работах по синтезу элементов с Я = 102 полученные изотопы идептифицировались чисто физическими методами, по характеру излучения и дочерним продуктам распада. Попытки получения изотопов 102-го элемента ' велись с 1957 г., но первым надежным результатом следует считать, по-видимому, синтез изотопа ы'102, проведенный Флеровым с сотр. (1963 г.) по реакции зз»П (з»Хе 4л) зи102 В 1961 г. был синтезирован первый изотоп элемента 103 (Гиорсо и сотр.) путем облучения калифорния (в основном "'С1) ионамн "В и "В; массовое число этого изотопа до сих пор точно не установлено (возможно, 258 или 259). Более надежно идентифицирован изотоп зз«103, синтезированный в 1965 г.
Флеровым с сотр. по реакции з«»Аш (Озз, 5л) з»«103. В 1964 г. Флеров и сотр. синтезировали первый изотоп курчатовия путем облучения тяжелого изотопа плутония ионами неона: з««Рц (ы)зе, 4л) ы«Кц. Подробно об открытии указанных элементов см. [31). В настоящее время для получения изотопов ТПЭ используются два основных способа: облучение более легких элементов нейтронами или ускоренными заряженными частицами.
Первый способ является практически наиболее важным, так как только в ядерных реакторах при облучении исходного материала большим потоком нейтронов возможно получить весовые количества изотопов ТПЭ. Второй способ более ценный в том отношении, что позволяет получать нейтронодефицитные изотопы, не образующиеся при нейтронном облучении, и изотопы далеких ТПЭ. Получение изотопов траисплутониепых элементов в ядерных реакторах.
В качестве исходного материала, при облучении кото- ' Наэваиия 102- и 103-го элементов «кобелий», «лоуренсий», были прел«девремевио утверждены Комиссией по номенклатуре Международного союза теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) в 1957 и 1983 гг. соответственно. Однако ввиду того, что первые работы по сиитвгу изотопов элементов 102 и 103 ставятся сейчас под сомнение (см. иаприм»р, (31]). вопрос о приоритете их открытия и, следовательно, о их иагвавяи иельзя считать окончательно решепиым, Для 102-го элгмеита, ивпример, предлагается также название «жолиотий» 1208, 359].
рого получаются изотопы всех элементов от америция до фермия, используется чаще всего плутоний. Цепь превращений, происходящих при нейтронном облучении"'Ри,изображена на схеме 1, Как Схема 1' ае'Сш (и, т) ы«Сш (и, т) и'Сш (п, т) а т т ( а««Аш (и, т) м«Аш(п, т) м«Аш (и, т) ы«Аш ) ),, ) ! ('' ) аа«Рн(и, т) а««Рн(и, т) апРн(и, т) а'«Рн(п, т) а'арн(п, т) амРн ы«С((п, т) ы«С((и, т) аа'С1(п, т) ( а««В. (п, т) Вй '-"Сан(и,т) "«Сш (и, т) ае'Сш (и, т) апСш (и, т) 'а'Сш и«рш(и, т) науш(п, т) а"рш(п, т) и'рш т ) а'«Ев(и, т) "'Ев(п, т) аыЕв(п, т) 'а'Ев (,, (а.
а. ас((п,т) С1(,т) - ''С( видно из схемы, накопление изотопов ТПЭ происходит з результате последозательных реакций радиационного захзата нейтронов и р=распада, а побочными реакциямн, снижающими выход нужных изотопон, являются деление и з отдельных случаях а-распад. Количество любого изотопа н атой цепочке з любой момент времени с начала облучения может быть подсчитано по уравнению Бейтмана (см. 197а)), если известна величина потока нейтронов, сечения происходящих ядерных реакций (захват нейтронов и деление) и периоды полураспада всех изотопов: облучения; Ле — постоянная исчезнозенин данного изотопа, кото- рая зычнсляется по формуле: Лраея + Ф (еааха + екал) ' где Л,„„— пес~~як~а~ ра~~ада; Ф вЂ” и~~~к нейтронон; о-..
и оа«.— сечения реакций захвата нейтроноз и деления соответственно. Ве- личины Л,' — постоянные образозания последующего изотопа из данного; если образование последующего изотопа цепочки проис- ходит з результате р--распада, то Л равна постоянной р -распада, а если з результате радиационного захвата нейтрона, — то произ- ведению Ф оа„,. Сечения нейтронных реакций изотопов ТПЭ, образующихся по цепочке схемы 1, приведены з табл. 1, а на рис. 1 показаны кри- зые накопления некоторых изотопов при облучении а"Рп потоком нейтронов 3 10'" яейтр(ема еек 1191).
Очезидпо, что при облучении '"Рн с хорошим выходом получаются только близкие изотопы, та- кие, как "«Атн н "'Ст; накопление более далеких нзотопоз лпми- тнруется сильным делением самого '"Рн и промежуточных про- дуктоз (а" Рн, '««Ст, 'а'Сп1 и др.). Например, из 100 мг хввРн, облученного иптеральным потоком нейтронов 2 10" кейтр(ем', были получены следующие количества изотопов ТПЭ [1761: Элемент Аш Вй Ст Ев Вес, мг 2 8 10 ' 2.10 ' 8.10-« Изотоп 243 249 250 252 253 Содержание изотопа в смеси, 99,9 0,6 94,14 1,9 3,4 100 50 50 100 Сш 5 242 244 245 246 Поэтому для получения тяжелых изотопов кюрия и изотопов последующих злементоз целесообразно з качестве стартового материала использовать такие изотопы, как '"Рн, ы'Ат и а"Сш.
При этом, кроме узеличення выхода синтезируемых изотопов, сокращается необходимое время облучения, Перечисленные выше стар- се з« т" Е В Время аале«ение, гара 10 11 л'е=«рл,л ...л,. + — (ла - л ) (л. - л,) ... (ле - л ) е — Л«С + л + (ла — ла) (ла — ла)... (Л; — ла) -лН + е ( а — л1)(ла —;)...(ле, — ле) 1' где Уа — количество ядер исходного изотопа перед облучением; Х вЂ” количество ядер 1-го изотопа з момент времени С; 1 — врЕмя ' Жирным шрифтом отмечены сильно делящиеся изотопы. Рис. 1.
Накопление ивотонов плутония и некоторых транс- плутониевых элементов нри облучении аа' Рн нейтронаын (ноток 3 10«а пейтр(ем'еек) 1191] и йг «ьг «а ра Ст Ап н«С Сгп С«1 Таблица Эффективные сечения радиационного захвата (и х ) нейтронов и деления (и, ) наотопов плутония и траиоылутоипеных злеиептов дел на тепловых нейтронах з Изотоа свахе барм 4114нз, барм Сваха баГЛ4 След, барм и автол 745 4 1025 200 960 1735 3 3000 7200 2000 3060 1840 65 30 2040 4 табаева составлена в основном по данным работ [92, '97а, 19!); некоторые новые даннме взнты нз работ [1!7, 949, 7!2, 729, ЫЦ. товые изотопы могут быть получены при длительном облучении '"Рц в реакторах с потоком нейтронов 10" — 10'4 нейтр(см' сек.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
