钚的相关知识与其应用(共9页).doc

精选优质文档-----倾情为你奉上钚的相关知识与其应用摘要：钚是天然存在于自然界中质量最重的一种放射性元素，它有多种同位素，其中几种同位素因为易于裂变而被应用在核武器和核反应炉上本文通过介绍钚的理化性质及与其相关的一些测试、研究和应用，让人们更好的认识钚，更好的应用钚，让他给我们带来福祉而不是灾难关键词：钚的性质 钚的放射性 钚中毒 钚的应用引言：自从1940年和埃德温·麦克米伦发现钚以来，人们对它做了很多的此时和研究，无论是它的物理化学性质，还是放射性，毒性都被人们认识它的毒性正被人们克服，它的放射性正被人们应用，例如：核电站和核武器下面让我们走进钚的世界，认识它，应用它正文1钚的性质1.1钚的发现1940年，和埃德温·麦克米伦首度在柏克莱加州大学实验室，以撞击铀-238而合成钚元素麦克米伦将这个新元素取名Pluto（意为），西博格便开玩笑提议定其元素符号为Pu（音类似英语中表嫌恶时的口语“pew”）科学家随后在自然界中发现了微量的钚二次大战时则首度将制造微量钚元素列为主要任务之一，曼哈顿计划后来成功研制出第一个原子弹1945年7月的第一次“三一原子弹”，以及第二次、投于和的“胖子原子弹”，都使用了钚制作内核部分。

关于钚元素的人体辐射实验研究并在未经受试者同意之下进行，二次大战期间及战后都有数次核试验相关意外，其中有的甚至造成伤亡1.2钚的物理性质钚和多数金属一样具银灰色外表，又与特别相似，但它在后会迅速转为暗灰色（有时呈黄色或橄榄绿）钚在室温下以α型存在，是元素最普遍的结构型态（），质地如般坚而易脆，但与其他金属制成后又变得柔软而富延展性钚和多数金属不同，它不是和的良好导体它的很低（640 °C），而异常的高（3327 °C）　　钚最普遍释放的游离辐射类型是α粒子发射（即释放出高能的原子核）最典型的一种核子武器核心即是以5公斤（约12.5×10^24个）钚原子构成由于钚的半衰期为24100年，故其每秒约有11.5×10^12个钚原子产生衰变，发射出5.157 MeV的α粒子，相当于9.68瓦特能量α粒子的减速会释放出热能，使触摸时感觉温暖 　　钚在室温时的电阻率比一般金属高很多，而且钚和多数金属相反，其电阻率随温度降低而提高但近期研究指出，当温度降至100K以下时，钚的电阻率会急遽降低电阻率由于辐射损伤，会在20K之后逐渐提高，速率因同位素结构而异 　　钚具有自发辐射性质，使得晶体结构产生，即原有秩序的原子排列因为辐射而随时间产生紊乱。

然而，当温度上升超过100K时，自发辐射也能导致，削弱疲劳现象钚和多数金属不同：它的密度在熔化时变大（约2.5%），但液态金属的密度又随温度呈线性下降另外，接近熔点时，钚的液态金属具有很高的和（相较于其他金属）钚金属1.3钚的化学性质钚（：Plutonium ，）为94，是Pu，是一种具的超铀半衰期为24万5千年它属于，外表呈银白色，接触空气后容易锈蚀、氧化，在表面生成无光泽的钚有六种同位素和四种，易和、、、起化学反应钚暴露在潮湿的空气中时会产生和，其体积最大可膨胀70%，屑状的钚能它也是一种放射性毒物，会于中富集因此，操作、处理钚元素具有一定的危险性1.4钚的同位素钚有二十种在自然界中只找到两种钚同位素，一种是从中找到的微量钚-244，已知钚的同位素中寿命最长的是钚-244，半衰期是8.26×10^7年，它具有足够长的半衰期，可能是地球上原始存在的另一种是从含铀矿物中找到的钚-239，是铀238吸收自然界里的中子而形成的其他钚同位素都是通过人工核反应合成的 　　其中寿命最长的有钚-244（半衰期为8080万年）、钚-242（半衰期为年）及钚-239（半衰期为24110年）其余的放射性同位素半衰期都低于7000年。

钚也有八种，但状态并不稳定、半衰期都不超过一秒　　钚的同位素的范围从228到247不等其中质量数低于钚-244（最稳定的同位素）的同位素，主要的衰变方式是自发裂变和，衰变产物通常生成铀（92个）和（93个质子）的同位素（忽略裂变过程产生之二子核的大范围）质量数大于钚-244的同位素则以为主要衰变方式，衰变产物多为（95个质子）钚-241是镎衰变系的母同位素，透过β粒子或电子放射衰变成镅-2411.5钚的同素异形体在一般情况下，钚有六种同素异形体，并在高温、限定压力范围下有第七种（zeta， ζ）存在这些同素异形体的相近，但拥有截然不同的和晶体结构因此钚对温度、压力以及化学性质的变化十分敏感，各同素异形体的体积并随而具有极大差异性密度因同素异形体而异，范围自16.00 g/cm^3到19.86 g/cm^3不等 诸多同素异形体的存在，造成钚的状态易变，使钚元素的制造变得非常困难例如，α型存在于室温的纯钚中它和铸铁有许多相似加工后性质，但只要稍微提高温度，便会转成具有可塑性和可锻造性的β型造成钚复杂相图的背后因素迄今仍未被完整解惑α型属于低对称性的结构，因此促成它的易碎性、强度、压缩性及低传导性。

2与钚有关的一些测定方法2. 1杯污染废水中杯的测定本法是为测定暂存于废物库A-01/2罐钚污染废水中的钚量而研制的该罐废水总固体约8000毫克/升总β放射性水平1.50×10-4居里/升PH值1.6，水质组成复杂钚的放化分析方法很多, 我们认为, 阴离子交换法是成熟易行的方法, 在以前工作的基础上, 拟定了以阴离子交换纯化、电沉积制源、同位素稀释法测定废水中钚量的方法为了确定纯化程序的化学产额，作为产额指示剂的同位素一般有两个要求【1】其一, 在起始样晶中不存在, 其二, 所发射的α粒子能量与待测同位素发射的α粒子能量不同国外多采用242Pu或236Pu由于我们的实验室没有这两种同位素可供使用故采用了238Pu作产额指示剂, 为此, 提出了扣除样品本身存在的238Pu进行化学产额计算的方法分析程序样品纯化程序 取样1 ml硝酸和高氯酸, 蒸干, 加入2 ml盐酸蒸干滴加0.3ml亚硝酸钠溶液, 加热近沸, 放至室温倒溶液进柱, 流速约0.3ml/min分别用书6ml硝酸和12N盐酸洗涤用6ml盐酸-氢碘酸（170∶1）淋洗, 洗脱液收集于小烧杯中, 小火蒸干电沉积程序 分别加1ml硝酸和高氯酸至小烧杯中, 蒸干。

加1ml盐酸蒸干, 重复一次加2ml4N盐酸, 加热近沸, 取下滴加1滴2×10-4M DTPA和1滴甲基红溶液, 用氨水和1N盐酸调节溶液pH值为4-4.5倒溶液进电沉积池, 用3.2N氯化铵溶液洗烧杯, 洗出液转入池中, 使总体积5ml, 插入阳极, 在1A电流下电沉积1小时, 加1ml1∶1氨水,1分钟后断电倾弃电解残液, 用1%氨水冲洗电沉积池, 取出镀片, 在红外灯下烘干2】2.2二次离子质谱测定二氧化钚微粒样品的钚同位素比值 含钚微粒中Pu 的同位素组成分析是确定Pu 的来源的重要信息，这对于核保障、反核走私具有重要意义本工作研究利用二次离子质谱仪（SIMS）对PuO2 微粒样品中的Pu 同位素进行精确分析[3]研究采用CeO2 微粒模拟了PuO2 微粒样品的制备条件，研究了不同覆膜方法和条件对SIMS 测定Pu 同位素的影响研究选定，以喷碳作为覆膜方法制备适于SIMS 分析的PuO2 微粒样品钚样品的量通过α计数法监测进行控制，将每个样品中钚的总操作量控制在允许范围内采用扫描电子显微镜对PuO2 微粒进行寻找和定位，用SIMS 对通过专用坐标转换程序重新定位后的PuO2 微粒进行同位素比测量，获得了稳定的239Pu、240Pu 信号。

[3]3与钚有关的一些研究的方法3.1钚在粘土中的吸附行为研究核素在环境土壤中的吸附与扩散行为研究是进行核废物处置和核设施退役后进行环境现状与影响评价的前提和基础近年国内外针对锶、铯等放射性核素在环境介质中吸附行为的研究较多，积累了大量宝贵的实验数据，但针对放射性核素钚在环境介质中吸附行为[4]的研究较少，本文旨在通过研究钚静态吸附实验将制备好的牯士样品置于小塑料瓶中，加入一定量的地下水和放射示踪核素钚，同时用相同体积的地下水配置放射性溶液作为对照，以测量与土壤介质接触前地下水中的钚含量A0；将塑料瓶置于蝴床上，接触一定时间后进行离心，吸取上清液测定剩余的钚含量A1,吸附分配系数K，计算见(1)式：Kd=[(A0 - A1)／A1]·(V／M) （1）其中，V为水相总体积乩；M为土壤样品质量g[5]3.2钚中毒治疗药物的研究现状3.2.1钚的毒性钚具有亲骨性和亲网状内皮细胞系统特性，一旦进入体内，能与组织特别是骨组织形成复合物并长期滞留，其化学毒性和放射活性使钚成为强致癌物质 AIlne等[6]研究了钚在小鼠体内的分布将可溶性绑Pu(硝酸钚稀释液)静脉注入昆明种小鼠体内，100 min后，检测血浆中钚浓度和组织中的钚滞留量。

结果表明，血浆中钚浓度占注入浓度的15％；骨组织和肝脏、软组织、肾脏中钚的滞留量约占注入量的80％、5％翻l％ Oghiso等[7]研究比较了二氧化钚和接受X射线照射对Wister大鼠的致肺癌作用实验包括三部分：①吸入钚气溶胶致肺癌大鼠随机分为9组，吸入Pu气溶胶，肺部吸收剂量分别为0、0．16、O．45、1．6、2．8、4．7、5．4、6．6和8．5 Gy②x射线全身照射致肺癌大鼠随机分为7组，接受x射线全身照射，吸收剂量分别为0、0．5、lO、2．O、3．0、5．O和lO Gy③x射线胸部照射致肺癌大鼠随机分为5组，胸部接受x射线照射，吸收剂量分别为0、1．0、3.0、50和10 Gv记录每只大鼠照射展鹩存活期；解割死亡大鼠，主要器官进行病理检查；统计原发肺癌发生率(组内原发肺癌例数／组内大鼠总数)结果表明，wistar大鼠吸入239Pu气溶胶，吸收剂量0．45 Gy即可导致肺癌发生率增加，吸收剂量6．6和8．5 Gv的大鼠肺癌发生率可达到90％；诱发50％肺癌所需要的胸部x射线吸收剂量为239Pu剂量的11倍；钚染毒鼠肺癌病灶数是x射线照射的2倍多这说明239Pu吸人致大鼠肺癌的危险远远大于x射线胸部照射。

与外照射相比，人类吸人钚致肺癌危险的相对生物效应约为11～12HJ[8]Grogan等[9]研究评估了人类吸入239Pu、240Pu所致致死性癌症的危险结果显示，每Gv剂量的组织特异性死亡危险分布为：肺1.3×10-1Gy-1，肝5.7×10-2Gy-1骨1．3×10-3Gy-1，骨髓(白血病)1．3×10-2Gy-1；吸入粒径为l舯的钚气溶胶死亡危险为：肺5．3×10-7Bq-1，肝1．2×10-7 Bq-1，骨0．11×10-7 Bq-1，骨髓(白血病)0．049×10-7Bq-1；上述组织的总癌症死亡危险为10×10-7 Bq-1 3.2.2钚中毒的治疗钚中毒治疗的原理是通过钚螯合剂结合体内的钚离子，使之加速排出体外，减少组织负担和累积辐射剂量，从而减小辐射诱发的组织损伤和致癌可能性，并减少对肾和肝的化学损伤一种有效的螯合剂应具有对目标金属离子结合的高选择性及其低毒性和低成本，其中对金属离子的高选择性是关键DTPA是美国食品药品监督管理局批准的可以用于治疗钚内污染的药物CaNa3-DTPA是一种比较有效的钚促排剂，其临床可接受剂量为30μmolDurbin等[10]报道了CaNa3-DTPA对小鼠体内钚的螯合作用。

Swiss-Webster小鼠随机分为对照组和治疗组，腹腔注射5．3×10-4 Bq／kg的柠檬酸钚(相当于3．4μmoL/kg)1 h后分别给予生理盐水和CaNa3-DTPA 30μmoL/kg，。