放射化学

研究放射性物质及与原子核转变过程相关的化学分支学科

放射化学是研究放射性物质，及与原子核转变过程相关的化学问题的化学分支学科。放射化学与原子核物理对应地关联和交织在一起，成为核科学技术的两个兄弟学科。

简介

放射化学主要研究放射性核素的制备、分离、纯化、鉴定和它们在极低浓度时的化学状态、核转变产物的性质和行为，以及放射性核素在各学科领域中的应用等。20世纪60年代以来，放射化学主要围绕核能的开发、生产、应用以及随之而来的环境等问题，开展基础性、开发性和应用性的研究。

历史起源

放射化学在中国的发展始于1924年，居里夫人的中国学生郑大章，自巴黎镭研究所居里实验室为祖国第一次带回了放射化学，在当时的国立北平研究院建立了中国的镭学研究所。郑大章等人研究镤及铀系放射化学，初步取得了一批成果。1937年由于日本军国主义侵占华北，北平研究院被迫南迁，颠沛流离，放射化学的研究工作遂告中断。

1949年中华人民共和国成立，中国的放射化学获得了巨大的发展。从50年代中期开始，随着核能事业的发展，放射化学作为一门基础学科得到了相应的发展。三十多年来，特别是围绕核燃料的生产和回收、放射性核素的制备和应用、锕系元素化学、核化学、放射性废物的处理及其综合利用、放射分析化学以及辐射化学等领域都取得了丰硕成果。1964年10月原子弹和1967年6月氢弹的试爆成功，反映了中国核科学技术达到了较高的水平。

放射化学这一名称是由卡麦隆在1910年提出的。他指出放射化学的任务是研究放射性元素及其衰变产物的化学性质和属性，这一定义反映了放射化学发展初期的研究对象和内容。随着人工放射性和原子核裂变的发现、反应堆和高能加速器的建立等，对放射化学的发展有深远的影响，使放射化学的内容不断充实和发展。

近代放射化学主要研究天然放射性元素和人工放射性元素的化学性质和核性质，其提取及制备、纯化的化学过程和工艺，重点是核燃料铀、钚、钍，超铀元素及裂片元素；研究原子核的性质、结构、核反应和核衰变的规律，以及这些研究成果的应用；研究放射性物质的分离、分析以及核技术在分析化学中的应用；研究放射性核素及其标记化合物和辐射源的制备，及其在工业、农业、科学研究、医学等领域中的应用。重点是用反应堆和加速器生产各种高比活度或无载体的放射性核素和辐射源。

理化特性

学科特点

放射化学工作的对象是放射性物质，需要充分利用探测放射性的现代技术，故具有一般化学所没有的许多特点。

首先，放射化学的灵敏度极高，可以探测到几个原子的质量；其次是容易鉴别，每种放射性核素除可以普通化学性质识别外，还可以其独特的发射粒子的性质、能量、半衰期以及衰变的母子关系等进行鉴别；另外可以利用放射性物质与其稳定同位素的化学性质极为相似的特点，随时跟踪放射性物质的动向，对化学过程中的有关环节进行观察、研究。

放射性核衰变中发出各种射线的能量远大于环境物质的化学结合能，致使所研究的体系产生一系列辐射分解-化合、辐射氧化-还原、辐射催化、发热发光及生物化学变化等辐射效应。在强放射性体系中，辐射效应导致的化学物质变化甚为显著。

多数放射化学操作中，放射性核素的浓度极低，离子间的荷电性质相应突出，容易形成放射性胶体或气溶胶，弥散或附着于环境化学物质上。所以操作超过国家规定允许剂量的放射性物质时，需要采取特殊的放射化学技术。

防护措施

为防止放射性气体微粒进入人体，产生内照射，应在工作箱中进行放射化学操作。箱内外加适当屏蔽，使射线对人体的外照射在允许剂量以下；为减少外照射，应用特制工具。如用机械手以代替手直接触及放射性容器，用移液管转移溶液，用离心管分离沉淀，使用吸附放射性物质比玻璃少的石英器皿。强放射性物质的溶液或半干燥固体因辐射分解水而发生爆炸性气体，应更加注意。

学科相关

学科诞生

1896年伦琴发现X射线。同年贝克勒尔研究 X光管的玻璃发生荧光的原因，用硫酸铀酰钾晶体作荧光粉时，发现用黑纸包裹的感光板受不发光也不放电的铀盐作用而感光，其中以金属铀的感光作用最强。贝克勒尔称之为铀光，从而发现了放射性现象。

1898年居里夫妇为了寻找放射性的来源，创制了测量放射性的专门仪器，测量各种物质的放射性，发现有些铀矿物及钍矿物的放射性比纯铀或纯钍强，认为在这些矿物中含有量很少、但放射性很强的物质。他们应用化学分析分离原理结合放射性测量的新工作方法，相继发现钋和镭，从而诞生了一门新学科——放射化学。

学科发展

1903年卢瑟福和索迪确定每种物质的放射性按指数关系而衰变的规律。1910年索迪、法扬斯同时发现放射性元素位移规律，提出同位素的概念。1912年赫维西等用20种化学方法试图从铅中分离镭D(即铅210)，未获成功，继而提出以镭D指示铅，成功地研究了铅在多种化学反应中的行为，从而创立了放射性示踪原子法，应用放射化学开始得到发展。

1934年小居里夫妇用钋的α粒子轰击铝，并利用化学原理及方法获得放射性磷30，发明了人工放射性。这是人类首次利用外加影响引起原子核的变化而产生放射性，是20世纪最重要的发明之一。同年，齐拉特等发现原子核在俘获中子生成放射性新核索时，由于反冲效应导致一系列化学变化，后来发展为热原子化学。

学科贡献

1938年哈恩等在研究铀受中子辐照后的产物时，用化学方法发现和证明了铀核裂变现象。为人类开发利用核能开辟了道路，这是放射化学对核科学技术发展的巨大贡献。

1940年麦克米伦等发现超铀元素镎；西博格等发现钚，1944年提出锕系元素理论。1942年费密等建成第一座核反应堆，第一次实现受控链式裂变核反应，标志着人类进入利用核能的时代，核科学技术从此得到迅速发展。

随着核武器、核电站、核舰艇以及其他核动力装置的研制成功，使核燃料的生产和回收、裂变产物的分离等放射化学工作得到巨大发展，促进了放射性核索性质的深入研究及其在工农业、科学研究及医药卫生等领域中的广泛应用，丰富了放射化学的内容，使它发展成为一门具有独特研究目的和方法的学科。

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