2025/2/19放射化學第2講-引言

放射化學Radiochemistry2025/2/19放射化學第2講-引言一些基本要求課堂上請不要吃東西，如果沒有吃飽飯，可以吃完后再進教室；有問題可以示意老師，也可以下課后給老師提出；上課時不要接打手機；一個作業本；一個計算器。2025/2/19放射化學第2講-引言放射化學(Radiochemistry)開課院：化學學院主講教師：劉春立選修對象：化學化學院本科生及研究生周三，1-2，理教209

2025/2/19放射化學第2講-引言本課程的基本內容前言、核性質（~6學時）核衰變的統計性質（~2學時）核衰變規律（~4學時）核輻射探測裝置（~4學時）核反應及其能量（~4學時）輻射防護原則及方法（~4學時）核分析技術 （~4學時）期中考試(~2學時）討論課（~2學時）2025/2/19放射化學第2講-引言放射化學進度表日期內容日期內容日期內容日期內容9.13放射性、環境與健康10.18核性質11.15探測器12.13核反應/防護9.20前言10.25核衰變11.22探測器12.20核分析9.27核性質11.01衰變規律11.29核反應/防護12.27廢物處理與處置10.11核性質11.08統計規律12.06核反應/防護01.03復習/答疑2025/2/19放射化學第2講-引言參考書目王祥云劉元方《核化學與放射化學》，北京大學出版社，2007（主要參考書）；鄭成法毛家駿秦啟宗《核化學與核技術應用》，原子能出版社，1990（主要參考書）；蔣明《原子核物理導論》，原子能出版社1983；劉元方江林根編著《放射化學》，科學出版社1988；[德]C.克賴爾著朱永貝睿等譯《放射化學基礎》，原子能出版社1993；任時仁著《生物學中的放射性核技術》，北大出版社19972025/2/19放射化學第2講-引言課程考核方法作業10%課堂報告，20%（10-15人一組，自己組織與放射化學有關的資料，報告10分鐘,討論5分鐘）論文10%期末考試60%2025/2/19放射化學第2講-引言放射化學Radiochemistry主要研究放射性核素和核轉變產物的化學性質和行為；研究它們的制備、分離、純化及鑒定方法；研究它們在環境中的行為規律；研究其標記化合物的合成和性質；研究放射性核素及其標記化合物在化學、生物、醫學和其他科學技術領域以及在工農業生產中的應用。選自：葉明呂主編張慶喜主審《放射化學實驗》（第二版），原子能出版社，19912025/2/19放射化學第2講-引言RadiochemistryThebranchofchemistrydealingwithradioactivephenomena.(FromWebster’sNewWorldDictionary,ThirdCollegeEdition,p1108)放射化學是化學的一個分支學科，是研究有關放射性現象的一門科學。2025/2/19放射化學第2講-引言放射化學方法的創立2025/2/19放射化學第2講-引言放射化學研究方法的創立1898年春天M.Curie發現瀝青鈾礦的放射性（比活度）比純鈾的放射性約大四倍,因而推測在瀝青鈾礦中還有一種放射性更強的放射性元素。將瀝青鈾礦磨碎并溶解于鹽酸,進行硫化物沉淀等多步化學分離。在整個分離過程中,始終用跟蹤放射性的辦法,來確定大量其它元素中微量放射性元素的去向;并巧妙地根據放射性的行蹤來判斷該元素的某些化學性質。這種創造性的方法,是一種嶄新的放射化學研究方法。2025/2/19放射化學第2講-引言DiscoveryofRadium2025/2/19放射化學第2講-引言DiscoveryofRadium2025/2/19放射化學第2講-引言DiscoveryofRadium2025/2/19放射化學第2講-引言DiscoveryofRadium2025/2/19放射化學第2講-引言DiscoveryofRadium2025/2/19放射化學第2講-引言作業繪出并簡要分析以上分離流程（用中文表示,網上提交作業）2025/2/19放射化學第2講-引言DiscoveryofRadiumPierreandMarieCurieintheirlaboratory,whereradiumwasdiscovered

2025/2/19放射化學第2講-引言DiscoveryofRadiumAviewoftheextractionofradiumintheoldshedwherethefirstradiumwasobtained2025/2/19放射化學第2講-引言DiscoveryofRadiumAviewoftheextractionofradiumintheoldshedwherethefirstradiumwasobtained2025/2/19放射化學第2講-引言早期的化學實驗器具2025/2/19放射化學第2講-引言早期的化學實驗器具2025/2/19放射化學第2講-引言放射化學的發展1898年M.Curie用化學方法發現放射性元素釙；1910年，英國的Cameron提出將放射化學作為一個獨立的分支，已有100多年的發展歷程；放射化學的基本理論已經發展成熟，有過輝煌的歷史（我國上世紀50、60年代）；近30多年的發展情況看，這一學科實際上已經走過獨立發展的階段，除自身理論的發展和完善之外，明顯地走向與各學科的橫向結合，成為各學科廣泛應用的技術手段之一。目前放射化學在放射性廢物的處理和處置領域正在發揮越來越大的作用。兩種觀點：放射化學已經壽終正寢！放射化學走向第二個春天？2025/2/19放射化學第2講-引言放射化學發展史和成就18951900誕生階段放射性的發現（1896）

創建放化分析方法（1898）發現、

射線（1900）19001930成長階段

發現放射性（1903）認識到放射性核素的衰變規律（1905）建立了放射性同位素的分離方法（1913）2025/2/19放射化學第2講-引言放射化學發展史和成就19301950全盛時期發現中子、+（1932）人工放射性元素的合成、活化分析方法的建立（1934）

鈾的裂變（1939）

反應堆（1942）

第一顆原子彈爆炸（1945）（1945-8-6/9日本廣島、長崎）2025/2/19放射化學第2講-引言放射化學發展史和成就19501970全面應用時期軍事：軍備競賽，第一顆氫彈（1952）核燃料循環（1951，Purex流程，TBP)

第一座核電站（1954）1970民用

238Pu作為人造衛星的能源供給核素放射免疫分析方法的建立（1960）合成新元素（1981）2025/2/19放射化學第2講-引言放射化學的特點2025/2/19放射化學第2講-引言放射化學的特點放射性：在涉及放化操作的整個過程中，放射性一直存在，放射性核素一直按固有的速率衰變，并釋放出帶電粒子或射線。這是放射化學最重要的特點；不穩定性：由于放射性物質總是在不斷地衰變，由一種物質轉變為另一種或多種物質，使研究體系的組成不斷發生變化。這就要求相應的快化學研究方法。微量性：放射性物質的量通常都比較小（g、ng級），低于一般的化學方法的檢出限。操作中要注意丟失現象。2025/2/19放射化學第2講-引言放射化學的主要內容2025/2/19放射化學第2講-引言放射化學的主要內容核燃料化學放射分析化學環境放射化學

核藥物化學放射化學及其交叉2025/2/19放射化學第2講-引言放射化學的現狀2025/2/19放射化學第2講-引言放射化學的現狀20世紀40-60年代：核武器和核電發展的需要，放射化學處于輝煌階段。以生產和處理核燃料為中心;60年代后：放射性同位素和核技術的廣泛應用，特別是與生命科學、環境科學、地球科學、水文地質科學的結合，使這一學科具有廣闊的發展空間。目前：隨著核技術的廣泛應用，尤其是核能的發展，放射化學在核材料生產、乏燃料后處理和環境安全方面發揮著越來越重要的作用。2025/2/19放射化學第2講-引言北大的放射化學1898年，在中國創立第一所國立綜合性大學（京師大學堂）的同時，放射化學也不聲不響地成為自然科學的一個新生兒。1955年北大設立物理研究室。在此基礎上，成立了北京大學原子能系（1960年起改稱技術物理系）。1956年北大開始建設我國第一個放射化學專業。1958年開始在全國正式招收放射化學專業本科生。1981年，放射化學專業成為國家批準建立的首批博士點之一。1982年改為應用化學。2008年重新招收核化學方向（環境放射化學/核燃料循環化學/輻射化學）碩士研究生。2025/2/19放射化學第2講-引言北大的放射化學在我國放射化學學科的創立和發展過程中，徐光憲院士、劉元方院士、黎樂民院士、唐孝炎院士等一大批杰出的化學/放射化學家在這里建功立業。幾十年來，大批的放射化學和應用化學人才走向社會，為我國的核科學事業和經濟建設做出了卓越的貢獻。五十年中，北大放射化學-應用化學專業共培養本科生2276名，碩士生202名，博士生63名，博士后22名2008年設立《放射化學與輻射化學》重點學科實驗室。（環境放射化學/核燃料循環化學/輻射化學）2025/2/19放射化學第2講-引言放射性（Radioactivity）放射性的發現DiscoveryofRadioactivity自然界中的放射性現象Radioactivity

inNature2025/2/19放射化學第2講-引言放射性的發現

DiscoveryofRadioactivityW.RoentgenAntoineHenriBecquerelPierreCurieMarieCurie,nee

Sklodowska2025/2/19放射化學第2講-引言W.Roentgen'sdiscoveryofx-rays1895年末德國物理學家W.Roentgen用Crookes管研究高壓放電現象時注意到,當用陰極電子束流轟擊玻璃管壁時,產生了熒光以及X射線。？2025/2/19放射化學第2講-引言W.Roentgen'sdiscoveryofx-raysIn1895,W.Roentgen'sdiscoveryofx-raysinthislaboratoryrevolutionizedscienceandmedicine

2025/2/19放射化學第2講-引言H.Becquerel1895年，法國科學家Becquerel將幾十種礦物樣本在陽光下曝曬后用黑紙包上，發現只有一種鈾礦物

硫酸鈾酰鉀[K2UO2(SO4)2

2H2O],能使底片感光，認為是X射線所為。1896年2月，他無意中將一塊未經太陽曝曬的鈾礦物放在照相底版上，也發現了底片感光現象。發現其它的鈾化合物也能發出這種射線;到1896年5月Becquerel又證明了純金屬鈾的放射性大于鈾化合物的放射性。2025/2/19放射化學第2講-引言M.Curie發現除了鈾和鈾的化合物外，釷和釷的化合物也有類似的放射現象。鈾和釷發出射線與其化合物的組成無關，放射現象是一種特有的原子現象；她在發現了釙和鐳元素后才將這一現象稱為放射性(radioactivity)。2025/2/19放射化學第2講-引言釙(Polonium)和鐳(Radium)的發現1898年6月,Curie夫婦得到了很少量的放射性比鈾強150倍的黑色粉末,再經過一番提煉又得到了放射性比鈾強400倍的新放射性元素釙。同年年底,Curie夫婦在G.Bemont的協助下,在鉛的沉淀中又發現了放射性更強的另一種元素鐳。1902年提煉出了120mg在光譜中見不到鋇的純氯化鐳,2025/2/19放射化學第2講-引言TheNobelPrizeinPhysics1903MarieCurie,néeSklodowska

1/4oftheprizeb.1867(inWarsaw,Poland)

d.1934

（６７）AntoineHenriBecquerel

1/2oftheprizeb.1852

d.1908

（５６）HisdiscoveryofspontaneousradioactivityPierreCurie1/4oftheprizeb.1859

d.1906TheirjointresearchesontheradiationphenomenaPierreCurie1/4oftheprizeb.1859

d.1906PierreCurie1/4oftheprizeb.1859

d.1906（４７）2025/2/19放射化學第2講-引言TheNobelPrizeinChemistry1911Herservicestotheadvancementofchemistrybythediscoveryoftheelementsradiumandpolonium,bytheisolationofradiumandthestudyofthenatureandcompoundsofthisremarkableelementMarieCurie,néeSklodowska

2025/2/19放射化學第2講-引言RadioactiveSubstancesinNatureRadioactivesubstancesarewidelydistributedintheearthAtmosphereLithosphere(thesolid,rockypartoftheearth;earth’scrust)2025/2/19放射化學第2講-引言對待放射性的兩種不可取態度懼怕大無畏2025/2/19放射化學第2講-引言輻射防護的重要性在進行放化操作之前，必須了解所用放射性核素的核性質、毒性以及應采取的防護措施；實際工作中必須嚴格遵守放射性安全防護規定；在操作強放射性實驗前，應先做冷實驗；每一步操作必須謹慎小心，盡可能減少容器或設備的放射性沾污；放射性廢物不可隨意丟棄，必須妥善存放或回收處理。2025/2/19放射化學第2講-引言放射性元素化學ChemistryofRadioelements天然放射性元素化學研究天然放射性元素(U、Th、Ra、Po)的化學性質，以及有關它們的提煉精制的化學工藝，重點是鈾和釷。人工放射性元素化學主要研究人工放射性元素的化學性質和核性質,以及它們的分離、純化和精制的化學過程,重點是钚等超鈾元素和主要的裂片核素。諸如239Pu(核燃料）、99mTc（核醫學中廣泛應用）2025/2/19放射化學第2講-引言核化學

NuclearChemistry用各種能量的輕、重粒子引發核反應,實現原子核的轉變;分離鑒定核反應的產物，并由此探討其反應機理。新元素的合成244Pu+48Ca

289114+3n2025/2/19放射化學第2講-引言核藥物化學NuclearPharmaceuticalChemistry合成用于診斷各種疾病的新藥物，諸如心肌顯像藥物、腦顯像藥物；為核醫學對各種臟器多種疾病的診斷和治療,以及為研究人體的體內動態生理活動提供藥物。2025/2/19放射化學第2講-引言放射分析化學

RadioanalyticalChemistry研究放射性物質的分離分析方法以及核技術在分析中的應用。突出成功的分析方法是中子活化分析；帶電粒子激發X熒光分析及其微區掃描；同位素稀釋法；加速器質譜分析等。2025/2/19放射化學第2講-引言同位素生產及標記化合物

IsotopeProductionandLabeledCompounds用反應堆或加速器生產各種比活度和不加載體的（或無載體的）放射性核素和放射源;制備廣泛應用于各個領域的放射性標記化合物。2025/2/19放射化學第2講-引言環境放射化學

EnvironmentalRadiochemistry針對環境中的放射性污染,重點研究與放射性廢物的處理和處置有關的各種化學問題；利用示蹤技術研究污染物質在環境中的遷移和轉化問題；當前在錒系元素和裂變產物核素的遷移方面進行著大量的工作。2025/2/19放射化學第2講-引言研究方向放射性核素在地質介質中的遷移擴散規律研究納米材料在環境中的行為研究錒系和裂片核素在地圈中的化學與遷移行為國際系列大會國際學術委員會委員國家原子能機構國際合作顧問專家組成員核化學與放射化學學會常務理事、副理事長北京核學會常務理事、副理事長《核化學與放射化學》雜志編委國防科工委科學技術一等獎一項、三等獎一項2025/2/19放射化學第2講-引言在研項目國家自然科學基金面上項目：《弱吸附性放射性核素在高廟子膨潤土中遷移擴散機理研究》（，2008-2010，36萬）（主持）《氧化還原敏感核素硒-79和锝-99在甘肅北山花崗巖中的吸附和擴散規律研究》（，2011-2013，46萬）（主持）國防科工委軍工遺留專項基金項目：《處置庫圍巖和緩沖回填材料與關鍵核素的作用機制研究》（2007-2011）（主持）（科工計[2007]840，教計司[2007]219，263萬）中科院院士咨詢項目《我國（快堆）核燃料循環技術發展戰略研究》（2010.1-2010.12，52萬）2025/2/19放射化學第2講-引言主要參考書2025/2/19放射化學第2講-引言主要出版物RadiochimicaActa(FRG)

柴之芳院士JournalofRadioanalytical&NuclearChemistry(Hungary)核化學與放射化學（中國核學會核化學與放射化學學會）（王祥云教授）2025/2/19放射化學第2講-引言Radiochemistry-TheIntegrationofPhysicsandChemistry1789-Klaproth Uraniumdiscovered1841-Peligot Uraniumisolated1895-Roentgen X-rays1896-Becquerel Radioactivity1898-TheCuries RadiumandPolonium1899-Rutherford Alpha&betaparticles1904-Rutherford&Soddy Theoryofradioactivity1911-Rutherford Modeloftheatom1913-Bohr Modeloftheatom Soddy Isotopesofelements2025/2/19放射化學第2講-引言Radiochemistry-TheIntegrationofPhysicsandChemistry1918-Aston Identifiesisotopesofneon1919-Rutherford&Chadwick Artificialelementaltransmutation1932-Chadwick NeutronUrey Isolatesdeuteriumanisotopeof