神奇的放射發(fā)光物質(zhì)—稀土元素钷
作者:科普中國(guó)  2016-08-22 19:53:15
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钷[pǒ]的名稱來(lái)源

 

钷元素(Promethium)的名字來(lái)源于希臘神話中的英雄——天神普羅米修斯(Prometheus)。在希臘神化傳說(shuō)中,眾神之王宙斯為了永遠(yuǎn)統(tǒng)治大地,故意不給人類降火。而英雄的天神普羅米修斯看到人類沒(méi)有火的生活十分悲慘,便決心違抗宙斯意志,冒著生命危險(xiǎn)到太陽(yáng)神阿波羅那里盜取火種并將其帶給人家,給人類帶來(lái)光明、溫暖和安全。稀土元素钷的名字來(lái)源似乎也預(yù)示著稀土元素將給人類帶來(lái)光明和創(chuàng)作活力。

 

稀土家族光明之神是如何誕生的?

 

1945年美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)立實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)家馬林斯基(J.A.Marinsky)、格倫丁寧(L.E.Glendenin)和克里爾(C. Coryell),從原子反應(yīng)堆用過(guò)的鈾燃料中用離子交換法成功分離出一種新的化學(xué)元素,即元素周期表中的61號(hào)元素,隨后以希臘神話中的英雄天神普羅米修斯(Prometheus)的名字將這種元素命名為钷(Promethium)。钷的發(fā)現(xiàn)使當(dāng)時(shí)元素周期表上的空白全部被填滿,使“失蹤元素”全部被找到。

 

在哪里可以找到钷的身影?

 

在核反應(yīng)堆中用中子轟擊釹可以得到钷的同位素。钷的所有同位素半衰期都比較短,所以長(zhǎng)期以來(lái),人們普遍認(rèn)為自然界中不存在钷。然而,在1964年有報(bào)道稱,芬蘭科學(xué)家從天然磷灰石中分離出82微克的钷;1965年荷蘭的一個(gè)磷酸鹽工廠在處理磷灰石發(fā)現(xiàn)了钷的痕量成分。

 

 磷灰石

 

因此,人們認(rèn)為作為天然核裂變產(chǎn)物,自然界中也存在極微量的钷,只是這極微量并無(wú)提取價(jià)值。

而要生產(chǎn)利用钷,必須采取用核反應(yīng)堆人造元素的辦法。

 

人造元素的流程

 


钷的主要應(yīng)用領(lǐng)域——放射發(fā)光

 

放射發(fā)光:是指某些物體在放射性同位素的射線作用下產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)間光輻射的現(xiàn)象。放射發(fā)光不產(chǎn)生熱量,也叫“冷光”。比起普通的自發(fā)光元素,放射發(fā)光的優(yōu)勢(shì)在于它不需要維護(hù)保養(yǎng)即可長(zhǎng)期提供微弱照明,例如地下指揮部永久性的發(fā)光標(biāo)志等。

選擇放射性同位素有三點(diǎn)要求:適當(dāng)?shù)臏囟、適當(dāng)?shù)陌胨テ诤头派湫晕:π ?/SPAN>

例如钷-147的半衰期為2.6年,是一種只放射β射線的放射性核素,β射線射程短,對(duì)人體危害小。因此钷-147可用于以下領(lǐng)域:

1、人工“夜明珠”

2、軍事

各種飛機(jī)、軍艦、坦克、車輛的駕駛室、儀表艙、控制臺(tái)的儀表刻度和指針以及炮兵用觀察、測(cè)地、指揮器材的分劃鏡、水準(zhǔn)器等。利用放射發(fā)光粉做涂料,夜間顯示儀表數(shù)據(jù)十分清晰,一目了然。

 

 

飛機(jī)駕駛艙

 

3、航天

 

 阿波羅登月艙

 

美國(guó)阿波羅登月艙中曾使用了125個(gè)钷-147原子燈。用钷制成的熒光物可用于航標(biāo)燈。

 

4、醫(yī)用

除此之外,钷-147可用于制造放射性同位素電池,利用钷發(fā)出射線產(chǎn)生熱量,通過(guò)熱電偶將熱能轉(zhuǎn)化為電能。也可以利用放射線作用于熒光物質(zhì)產(chǎn)生的熒光照射在硅光電池上而產(chǎn)生電能,這類特殊的電池只有紐扣大小,能持續(xù)工作5年之久?捎糜趯(dǎo)彈中儀器核動(dòng)力電池,也可作為心臟起搏器電源。

 

心臟起搏器

 

5、農(nóng)業(yè)

钷-147作為純?chǔ)路派湓词抢硐氲氖聚櫾。利用其明顯的選擇性蓄積可研究稀土農(nóng)業(yè)應(yīng)用的環(huán)境安全性。钷-147在土壤中具有強(qiáng)吸附性,而且難以遷移,易于在土壤和底泥中積累,并且在水生生物和陸生食用植物中具有明顯的富集性。钷-147 在動(dòng)物體臟器和組織間也呈現(xiàn)不均勻分布,如在骨髓、眼、大腦、心臟和脂肪中殘留量較高,表現(xiàn)了明顯的選擇性蓄積。因此,可以從稀土環(huán)境積累影響、“環(huán)境優(yōu)先污染”類似性、動(dòng)物臟器組織稀土選擇性蓄積效應(yīng)及其天然放射性等方面,來(lái)研究稀土農(nóng)業(yè)應(yīng)用的環(huán)境安全性。另外,研究還發(fā)現(xiàn)我國(guó)北方農(nóng)村用無(wú)煙囪地爐做飯、取暖,室內(nèi)環(huán)境常被天然放射性物質(zhì)所污染,尤其是钷-210,某些居民頭發(fā)中钷-210的含量竟高出常規(guī)50多倍。

  

出品:科普中國(guó)

制作:中國(guó)稀土學(xué)會(huì) 張安文 孫菊英

監(jiān)制:中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心

作者: 中國(guó)稀土學(xué)會(huì) 張安文 孫菊英   [責(zé)任編輯: 宋金玉]

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