Выделение радиоактивных изотопов¶
Выделение радиоактивных изотопов — совокупность физических и химических методов, применяемых для отделения нужного радиоактивного изотопа от смеси других нуклидов с последующим его очищением и концентрированием. В кроссвордной лексике подобная задача формулируется как «выделение радиоактивных изотопов» и чаще всего решается ответом из 12 букв — РАДИОХИМИЯ (наука о методах получения и выделения радиоактивных изотопов).
¶Основные понятия
Радиоактивные изотопы (радионуклиды) — атомные ядра одного и того же химического элемента, имеющие одинаковый заряд, но различающиеся числом нейтронов и, как следствие, массовым числом. Многие из них образуются в ядерных реакторах, ускорителях или космических лучах и в природе встречаются в смеси с другими изотопами. Для научных, медицинских и промышленных применений требуется изолировать конкретный нуклид в определённой химической форме и заданной степени радиохимической чистоты.
¶Методы выделения
¶Химические методы
Химические способы основаны на различиях в свойствах элементов и их соединений. Основные из них:
- Преципитация — перевод нужного элемента в нерастворимое соединение с последующим отделением осадка от раствора. Метод широко применяется при выделении актиноидов.
- Экстракция — перенос радионуклида в органическую фазу с помощью экстрагентов (трибутилфосфат, оксин и другие). Позволяет достигать высоких коэффициентов разделения.
- Ионный обмен — селективное сорбирование ионов на ионообменных смолах. Метод особенно эффективен для разделения лантаноидов и актиноидов.
- Хроматография — распределение компонентов между подвижной и неподвижной фазами. Используется в ионообменной, экстракционной и адсорбционной вариациях.
¶Физические методы
- Электромагнитное разделение — обработка потока ионов в магнитном поле масс-спектрометра; позволяет выделять изотопы одного элемента с высокой точностью, но с низкой производительностью.
- Центрифугирование — разделение газообразных соединений по массе в центробежном поле; применяется для обогащения лёгких элементов, прежде всего урана.
- Термическая диффузия — перенос более тяжёлых изотопов в градиенте температуры.
- Лазерное изотопное разделение — селективное возбуждение атомов лазерным излучением с последующей ионизацией и сбором.
¶Радиохимия как научная дисциплина
Радиохимия оформилась как самостоятельная область науки в 1920—1930-е годы, когда возникла практическая потребность в получении радиоактивных препаратов для медицины и физических исследований. В СССР крупный вклад в развитие радиохимии внесли В. Г. Хлопин, Д. В. Скобельцын, И. Е. Старик. В 1930-е годы в Ленинграде и Москве были созданы первые радиохимические лаборатории, а в 1940-е годы радиохимические методы стали ключевыми в проекте создания советского ядерного оружия — при разделении плутония-239 от облучённого урана.
¶Применение
Выделенные радиоактивные изотопы используются в медицине (радионуклидная диагностика и терапия, например технеций-99m, иод-131, лютеций-177), в научных исследованиях (меченные атомы), в промышленности (дефектоскопия, радиография, измерение уровней и толщин), в энергетике (топливо для ядерных реакторов). Каждая область предъявляет свои требования к химической форме препарата и степени его чистоты.
¶Связь с кроссвордной задачей
В словарях кроссвордистов и пазл-словарях на определение «выделение радиоактивных изотопов» (12 букв) закреплён ответ РАДИОХИМИЯ. Термин отражает суть процесса: именно радиохимия как наука разрабатывает и применяет методы получения, очистки и выделения радиоактивных нуклидов в чистом виде.
¶Источники
- Хлопин В. Г. Радиохимия. — Л.: Химия, 1969.
- Старик И. Е. Основы радиохимии. — Л.: Изд-во АН СССР, 1960.
- Макарьева В. И., Горшков А. И. Радиохимия. — СПб.: Изд-во СПбГУ, 2004.
- Большой энциклопедический словарь. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1997.