关于新核素的合成介绍

[拼音]：xinhesu de hecheng

[外文]：synthesis of new nuclides

利用粒子加速、高通量反应堆、地下核爆炸及宇宙射线中的高能粒子，通过核反应合成迄今未知的核素的工作。到目前为止已经发现的核素有2000多种， 理论预言还有约4000种尚未发现。

将核的中子数N对质子数Z作图，稳定核集中于一条窄长的带内。由于质子间的库仑能，N 随Z的增长而大大增加，Z＞20后，N与Z的比值从稍大于1逐渐上升。通过该带的中心可以划一条对发射正负电子和俘获电子类型的衰变（β衰变）来说稳定的线，称为β稳定线。按理论上推算，未知的新核素绝大部分分布在远离β稳定线的区域；按理论计算推测，有一些超重核位于298114及4822164附近的稳定岛上（见图）。

在缺中子一侧，远离β稳定线区域的是极缺中子核素，已经发现其中有些是缓发质子的，即经β+衰变或轨道电子俘获后到达子核激发态再发射质子，如碳9、氧13、氖17、镁21、硅25、硫29和氩33等;有些是缓发α粒子的，如硼8、氮12、钠20和铝24等；有些是α放射性的，如钆148、镝150、钬151、铒152、铥153、镱 154和镥155等；有些则可能是双质子放射性的，如铍6、碳8、氧12、氖16和镁19等。在丰中子一侧远离β稳定线区域的是极丰中子核素，已经发现其中有些是缓发中子的，如铍12、碳16、氮17等。在重核区，一些极缺中子核素（如镤222～镤225、钍221～钍224、锕213～锕 222等）能形成类似于天然放射系的衰变链；1983～1984年，又证实重核还能以发射核子簇团（如碳14、碳12、氖24等）进行衰变，或称极不对称裂变的现象。研究这些新核素的性质对于核结构理论的发展是十分重要的，其中有些核素还可能有实用价值。

极缺中子的核素的合成方法有两种：

（1）用中能质子或α粒子通过(p，xn)或(α，xn)反应合成，例如：

197Au(p，13n)185Hg

159Tb(p，10n)150Dy

151Eu(α，6n)149Tb

缺中子的轻核的合成中，用中子较少的3He核作轰击粒子也比较有效，例如：

6Li(3He，n)8B24Mg(3He，n)26Si28Si(3He，n)30S

②通过重离子核反应合成，例如：

197Au(16O，9n)204Fr141Pr(14N，6n)149Dy144Sm(20Ne，7n)157Hf209Bi(58Fe，n)266109

合成极丰中子的核素有两种方法：

（1）利用高通量反应堆或地下核爆炸的高注量率的中子， 通过多重(n，γ)反应合成，目前高通量反应堆的中子注量率可达5×1015厘米-2·秒-1，一年间的中子注量为0.13摩/厘米2；热核爆炸在小于1微秒的时间内可造成2～45摩/厘米2的中子注量。在这样高的中子注量率下，被照射的靶核可连续俘获多个中子，生成极丰中子的核素。例如铀238在热核爆炸时可连续俘获 17个中子，生成铀255。

（2）高能裂变，重核的中质比(N/Z)较高，高能裂变产物有些是丰中子的。例如比稳定同位素铽 159多 5个中子的放射性同位素铽164，可通过重核的高能裂变获得。

如果298114和4822164核存在的话，它们的中质比分别为1.61和1.94。通过普通核反应不可能制备这些核素。人们设想用重核熔合-裂变反应制备，但迄今尚未实验成功。

新核素的合成需要从多方面的实验加以证实。半衰期较长的核素可以用放射化学方法分离。半衰期短的核素常采用反冲法通过高速传动带或惰性气体流载带出来进行分析。其本身的化学性质、特征 X射线的能量、子体的原子序数和质量数，以及与母体的时间相关关系(即生长-衰变关系)均可用于未知核素的鉴定。