Введение. 
Источники скусственных изотопов

В 1934 И. Кюри и Ф. Жолио получили искусственным путем радиоактивные изотопы азота (¹³N), кремния (²⁸Si) и фосфора (³⁰P), отсутствующие в природе. Этими экспериментами они продемонстрировали возможность синтеза новых радиоактивных нуклидов. В последующие годы с помощью ядерных реакций под действием нейтронов и ускоренных заряженных частиц было синтезировано большое число радиоактивных изотопов известных элементов, а также получено около 20 новых элементов. Известно 276 стабильных изотопов, принадлежащих 81 природному элементу, и около 1500 радиоактивных изотопов, 110 природных и синтезированных элементов. 1].

изотоп искусственный источник реакция.

Источники получения радиоактивных элементов

Подавляющее большинство радиоактивных изотопов образуется в результате ядерных реакций, вызываемых искусственно.

Ядерные реакции представляют собой взаимодействие ядер атомов облучаемого вещества-мишени с бомбардирующими частицами. В результате такой реакции получается промежуточное ядро, которое, испуская частицу, протон, нейтрон или фотон, превращается в новое ядро. При облучении мишени частицами с энергией больше 50 Мэв происходит откалывание от ядер материнского элемента до 60 ядерных частиц. Облучение тяжелых элементов приводит в ряде случаев к делению ядер атомов мишени на два, приблизительно равных по массе, осколка.

В процессах облучения получается большое число различных радиоактивных изотопов. Практически важными источниками получения радиоактивных изотопов являются: деление ядер урана в ядерном реакторе, ядерные реакции с нейтронами в реакторе или с помощью циклотрона и ядерные реакции с дейтронами в циклотроне.

Деление ядер урана в ядерном реакторе. В случае деления U²⁸⁶ получается непрерывный ряд радиоактивных изотопов от до; выход (в процентах) изотопов различных атомных масс показан на графике (рис. 1).

Рис. 1. — «Кривая распределения осколков деления по атомным весам (массам)».

Большинство получаемых при этом изотопов имеет избыток нейтронов и при в-распаде (в отдельных случаях нейтронным испусканием) переходит в другие радиоактивные изотопы. Наиболее важными долгоживущими изотопами, получающимися при делении U²³⁵, являются: Sr⁸⁹,, , Zr⁹⁵, Nb⁹⁵, Тс⁹⁹, Ru¹⁰³, Ru¹⁰⁶,, Те¹²⁹, J¹³¹, Cs¹³⁷, Ba¹⁴°, Ce¹⁴¹,, Pr¹⁴³. Nd¹⁴⁷, Pm¹⁴⁷. 2].

Ядерные реакции с нейтронами, осуществляемые в урановом ядерном реакторе или с помощью циклотрона (n, г; n, с; n, б).

Важнейшими изотопами, которые получаются по n, г реакции в урановом ядерном реакторе, являются Na²⁴, Р³²,, С1^зв, К⁴², Са⁴⁵, Sc⁴⁶, Cr⁵¹, Fe⁶⁵, Fe⁵⁹, Co⁶⁰, Ni⁵⁹, Си⁶⁴, Zn⁶⁵,, Ge⁷', Ge⁷⁷, As⁷⁶, Se⁷⁵, Br⁸², Rb⁸⁵, Sr⁸⁹, Y⁹⁰, Zr⁹⁵, Mo⁹⁹, Ru¹⁰³, Pd¹⁰⁹,, Cd¹", In¹¹⁴, Sn¹¹³, Sn¹²³, Sb¹²⁴,, , Те¹³¹, Cs¹³⁴, Ba¹³¹, La¹⁴⁰, Ce¹⁴¹, Ce¹⁴³,, Eu¹⁵⁴, Hf¹⁸¹,, W^18s, Re¹⁸⁶, Os¹⁹³, Ir¹⁹², Ir¹⁹⁴, Au¹⁸⁸, Hg¹⁹⁷, Hg²⁰³, Tl²⁰⁴, .

В урановом ядерном реакторе по реакции n, p могут быть также получены радиоактивные изотопы: С¹⁴, Р³²,, Са⁴⁵. Кроме того, по реакции n, а получается тритий.

При облучении некоторых элементов в урановом ядерном реакторе нейтронами образуются по реакции n, г сравнительно короткоживущие изотопы, которые в результате в-распада переходят в удобные для работы радиоактивные изотопы соседних с ними в периодической системе элементов. Таким путем могут быть получены изотопы: As⁷⁷; Nb⁹⁵, Тс⁹⁷,, Rh¹⁰⁵,, Sb¹²⁸,, ,, Pm¹⁴⁹, Eu¹⁶⁵, Au¹⁹⁹, .

В циклотроне нейтроны получаются при бомбардировке бериллиевой мишени дейтронами по реакции Be⁹(d, n) B¹⁰ или облучением лития по реакции (d, n) Be⁸.

Выход нейтронов по реакции Be⁹(d, n) В¹⁰, рассчитанный на 1 µА дейтонного тока, зависят от энергии дейтронов в циклотроне. Эта зависимость показана на рис. 2.

Рис. 2. — «Выход нейтронов в циклотроне в зависимости от энергии дейтронов, падающих на мишень».

В отдельных случаях для получения радиоактивных изотопов с помощью нейтронов как источники нейтронов используются смеси бериллия с радиоактивными элементами.

Тип источника ядерных частиц выбирают в зависимости от необходимой удельной и общей активности препарата, а также учитывая сечение захвата нейтронов материнских элементов. В ряде случаев для повышения удельной активности можно проводить концентрирование радиоактивных элементов методами, описанными ниже (возможность концентрирования при этом зависит от типа ядерной реакции и материала применяемой мишени). 3].