放射化学试题库及复习答案

试题库及答案

第一章

1.放射化学是研究放射性元素及其衰变产物的化学性质和属性的一门学科，详述其所

涉及的六个主要领域？P1

1放射性元素化学2核化学3核药物化学4放射分析化学5同位素生产及标记化合物6环境放射

化学

要详细描述

2.放射化学所研究的对象都是放射性物质，简述其所具有的三个明显特点？P11.放射

性2.不稳定性3.微量性

3.放射化学科学发展史上有很多重要发现，其中有四个是具有划时代意义，简述这四

个具有划时代意义的重大发现（包括年代、发现者及国籍等）？P2-5

1放射性和放射性元素的发现（1869年法国贝可放射性的发现,1898年波兰居里夫妇牡

盐放射性发现与针的发现）2实现人工核反应和发现人工放射性（1919年英国卢瑟福人工核

反应和质子的发现，1934年波兰小居里夫妇人工放射性的发生，用化学的方法研究核反应）

3铀核裂变现象的发现（1939年德国哈恩铀的裂变，1940年美国麦克米兰超铀元素的发

现）4合成超铀元素和面向核工业（1945年美国第一颗原子弹，1952年美国第一颗氢弹）

第一早

4.列表阐述质子'中子和电子的主要性质?

性质质子中子电子

质量m(u)1.0072761.0086650.54858X10-3

电荷q(C)1.6022X1。-"0-1.6022X10"

平均寿命7稳定14.79min稳定

5.核物质是由无限多的质子和中子组成的密度均匀的物质，简述其两个主要特点？11

①每个核子的平均结合能与核子的数目无关

②核物质的密度与核子的数目无关

6.简述fXf中每个字母所代表的含义？

X：元素符号

A：原子核的质量数

Z：原子核中的质子数，也叫原子核的电子数

N：原子核所含的中子数

m：原子所带电荷数

7.简述某核素的电荷分布半径及核力作用半径的测定原理及公式？电荷分布半径比

核力作用半径小说明了什么？1374

电荷分布半径：

测定原理：高能电子被原子核散射。因为电子与质子之间的作用力是电磁相互作用，所以测

得的是原子核中质子的分布，即电荷分布公式：R=r0^(r0^1.2fm)

核力作用半径：

原理：乃介子被原子核散射，因为介子与核子之间的相互作用力是核力，测得的是原子核

中核力的分布，即核物质的分布。公式：R=为弘/(r0^l.4-1.5fm)

电荷分布半径比核力作用半径小因为：核的表面中子比质子要多，或者说，原子核仿佛有一

层“中子皮”

8.若忽略原子核与核外电子的结合能，用公式描述出原子核质量、原子质量及核外电

子质量的关系？

m(Z,A)=M(Z,A)-Zme

9.简述质量亏损、质量过剩和结合能的定义并写出它们在表达公式？

名称定义表达公式

质量亏损组成原子核的Z个质子和(A-Z)

Am(Z,A)=Zmp+(A-Z)mn-m(Z,A)

个中子的质量之和与该原子核=ZMH+(A-Z)mn-M(Z,A)

的质量只差

质量过剩以原子单位表示的原子质量A=M(Z,A)-A

M(Z,A)与原子核的质量数A之差

结合能由Z个质子和N个中子结合成质B(Z,A)=Am(Z,A)c2

量数为A=Z+N的原子核时所释放

的能量称为该原子核的结合能

10.用公式表达质量亏损与质量过剩之间'质量亏损与结合能之间'质量过剩与结合能

之间的关系？14-15

质量亏损与结合能：B(Z,A)=Am(Z,A)c-

Am(Z,A)=Zmp+(A-Z)mn-m(Z,A)

质量亏损与质量过剩：=Z(MH—1)+(A—Z)(mn—1)一[M(Z,A)-A]

=ZA(*H)+(A-Z)A(n)-A(^X)

结合能与质量过剩：B(Z,A)=[ZA(iH)+(A—Z)A(n)-A©X)]c2

11.原子质量单位的符号为u,1u的重量为多少克？所对应的能量是多少Mev?一个电

子的静质量能是多少？

lu相当于重量：气原子质量的1/12

lu相当于能量：931.4940Mev

12.%、'H的原子质量为15.994920u,1.007825u,me=0.54858u,m„=l.008665u,若忽

略结合能，求AmdO)?

Am(Z,A)=Zm+(A-Z)m-m(Z,A)

由公式pn”

=ZMH+(A-Z)mn-M(Z,A)

可知：AmdO)=8XL007825+8X1.008665-15.994920

=0,137(u)

13.通过下图获得哪三点结论？16

-

3

1

5

-

盥

4®n

x

①在A=50~60附近，£最大

②在A<50的区域，£随A的增大而增大

③在A>60的区域，£随A的增大而下降

14.按照粒子物理学的基本模型，基本粒子包括哪些？其中哪几个是物质粒子?

基本粒子：轻子、夸克和规范波色子

其中包含的物质粒子是：轻子和夸克

15.夸克是基本粒子，详述它所具有的两个特别性质？28

渐进自由：当夸克之间的距离很小时，他们之间的相互作用很弱，夸克接近自由粒子

夸克紧闭：随着夸克间距离的增加，相互作用急剧增加，使得夸克不能从夸克系统中分离而出,

成为自由夸克，宛如夸克是囚禁在夸克系统中，例如囚禁在中子和质子中

16.简述自然界中存在的四种基本相互作用的媒介子种类及相对强度大小顺序？32

相互作用媒介子相对强度行为力程(m)

强相互作用胶子11/r2l.4x10-15

电磁相互作用光子10-21/r200

弱相互作用底,Z10141/r5-1/r7IO18

引力相互作用引力子10一401/r200

17.简述核力的三个基本性质？33

短程力；饱和性；交换力

第二早

18.解释放射性的概念并写出放射性衰变的指数形式和对数形式的统计规律？35

放射性：原子核自发地发射粒子或电磁辐射、俘获核外电子，或自发裂变的现象

M

放射性衰变的指数形式的统计规律：N=NQe

放射性衰变的对数形式的统计规律：liW(t)=In[4-九

上述式中No是时间t=0时的量入为衰变常数

19.简述衰变常数，半衰期，平均寿命的物理含义、符号，并用公式描述三者之间的关

系？36

衰变常数的符号为入，其物理意义为单位时间内一个放射性核发生衰变的概率；

半衰期用,其物理意义是放射性原子核的数目衰减到一半所需要的时间；

平均寿命用T表示，其物理意义为放射性原子核的平均生存时间；

In20.6931

三者关系为——=-------T

AAA

20.据如Ba39d>140〃夕,1.676'>反应,计算2天和20天后母子体活度之比值

并计算出子体达到最大值的时间?38

母体半衰期Tl=12.79d子体半衰期T2=l.676d

,In20.693

/]/2=-------=-------------

H

根据-2X则入1=0.0542『X2=0.413d

又有L〈入2,则可判断母子体能达到暂时平衡

当t=2d时，t<(7~10)丁2,此时，母子体未达到暂时平衡

IF

母体放射性活度衰变规律为A(t)=A(O)e「如

子体放射性活度衰变规律为A(t)=A4i⑷，

4-4

4⑵.4[]_g(右4)，

则母子体活度之比为即一右

求得当亶=0.589

A⑵

当t=20d时,t>(7~10)耳2,此时已达暂时平衡

则有瑞—12

子体达到极大值的时间tm=--—In—=5.65d

4-44

21.据9°Sr夕"2。>90y夕.64.0力>反应,计算30天后母子体活度之比值及原子数量

之比值？39

解：母体半衰期7；=27.2a,子体半衰期（=64.0/7

In20.693

22

—=°-693d-'=6.98xIO"1T

则4=

7；27.2x365

In20.693

=64/-=°-26°dt

2724

■：TX□•.能达成长期平衡

又因/=30d,且t口E

则母体放射性衰变可用M（t）=乂（0）

A（t）=A（0）

子体放射性衰变可用生（。=%N］（O）（I-”如）

4

A（t）=a（o）（i—"力

由于入1《入2,且t>>(7〜10)T2

则有一⑴霜岂得

则母子体活度之比为斗”=1

4（30）

母子体原子数量之比值当雪=2.69x10"

乂（30）

22.写出北中。衰变为2。6/%的核反应方程式及能产生此。衰变的条件？若衰变能为

5.4MeV,计算a粒子的反冲能？42

下尸。七：Pb+a+Q

条件：衰变能Q0必须大于零,即M（84,210）>M（82,206）+MHe

A-4

若Q°=5.4MeVa粒子的反冲能7；土刀一&=5.30AfeV

23.0衰变包括哪三种形式？写出它们各自的核反应通式'实质过程式、衰变能的计算

公式及发生此衰变必需的条件？43-45

B衰变包括衰变6,衰变轨道电子俘获

1、丁衰变—^z+1Y+jB+v+Q^.

实质n^p+e+y

Q^.=\M\Z,A\-M(Z+I,A)]C2

条件：衰变能0r必须大于零即M(Z,A)>M(Z+1,A)

2、B，衰变--瓢丫+尸++V+©

实质p^n+e++v

2mde2

Qfi+=\M(Z,A)-M(Z-l,A)-

条件：衰变能°用+必须大于零即M(Z,A)>M(Z-1,A)+2me

3、轨道电子俘获,X+e—>z-iY+V

实质p+e^n+v

2

QEC=\M(Z,A)-M{Z-I,A)]C-VK

式中Wi为第i层电子在原子中的结合能

条件：A)>w./C2

24.简述0能谱的三个特征？45

1、B射线能谱是连续的

2、一种核素发射的B射线的最大能量%,则是确定的，它近似等于6衰变能

3、6粒子的平均能量为最大能量E八皿的1/3T/2,此处B粒子的强度最大

25.简述丫射线与X射线的异同点？48

Y射线与X射线本质上相同，都是电磁波

Y射线是来自核内，是激发态原子核退激到基态时发射的

X射线是原子的壳层电子由外层向内层空穴跃迁时发射的

26.简述族放射性及发射的粒子种类？50

簇放射性又称重离子放射性，是不稳定的重原子核自发发射一个质量大于a粒子的核子簇团

而转变为另一种核的过程

12C14C20023F24Ne25Ne26Ne28Mg30Mg32Si34Si

第四章

27.解释电离和激发这两种能量释放形式？52

电离：轨道电子获得的动能足以克服原子核的束缚，逃出原子壳层而成为自由电子

激发：核外电子获得的动能不足以克服原子核的束缚，只能从低能级跃迁到高能级，使原子

处于激发态

28.重带电粒子的质量碰撞阻止本领受到哪四种主要因素的影响？这些因素是如何影

响的？53-54

???

29.比电离受哪三种主要因素的影响，它们如何影响？55

???

30.计算4MeV的a粒子在水中的射程？57

当a粒子能量为4MeV时，a粒子在空气中的射程

Ro=0.318a2=0.31&4”=2.544cm

此a粒子在水中的射程

m

水的有效相对原子质量可由肉；=口求得

=2/3*71+1/3*716=2

A.2

R=3.2*10"=3.2*10“

u*_-1*2.544=0.00163cm

pI

31.计算1MeV的B粒子在水中的射程？61

当B粒子能量为IMeV时，|3粒子在铝中的射程

R/夕?,mdax=0.54夕2,Em.dx^-0.133=0.542*1-0.133=0.409cm

m

卷,Z；

其中水的有效原子序数Zeff=^-----可得

i=l

m

£A,i

2/3*12+1/3*82

二

7=6.60,水的有效相对原子质量可由公式A,eff.______小

2/3*1+173*8m

i=l

得

_（2/3*1+1/3*16V;

^-^2/3*71+1/3*716；9

Mx）水=牒1*°.4°9=°.26%加

32.简述丫射线与物质的相互作用时，能量损失的主要类型有哪些（至少5种）？61

光电效应、康普顿效应、电子对效应、相干散射、光核反应

33.简述光电效应的过程及发生的条件，并作出示意图？61

当能量为人。的光子与原子壳层中的一个轨道电子相互作用时，把全部能量传递给这个电

子，获得能量的电子摆脱原子核的束缚成为自由电子（常称为光电子）。

条件：1、入射光子的能量必须大于某壳层电子的结合能

2,为了满足能量守恒和动量守恒，必须有第三者参加，即发射光电子的整个原子参

加。

不意图呢

34.简述康普顿效应过程及发生的条件，并作出示意图？63

当能量为Z/D的光子与原子内一个轨道电子发生非弹性碰撞时，光子交给轨道电子部分能量

后，其频率发生改变，向与入射方向成。角的方向散射（康普顿散射光子），获得足够能量的轨

道电子与光子入射放向成夕角方向射出（康普顿反冲光子）。

条件：1、光子的能量大于轨道电子的结合能

2,符合能量、动量守恒，即必须有剩余原子参加进来

3、有受原子核束缚弱的轨道电子存在

35.简述电子对效应过程及发生的条件，并作出示意图？66

在原子核场或原子的电子场中，一个光子转化成一对正、负电子。

条件：1、在原子核场中，要求入射光子的能量/zv22sle2（即》i.02MeV）

2、在原子的电子场中，要求入射光子的能量/。2（即22.04MeV）

3、为了满足电子对效应的能量、动量守恒，必须有原子核或壳层电子参加。

36.简述中子与物质相互作用过程中，能量损失损失的主要方式？68

中子几乎不与核外电子互相作用，只与原子核相互作用。中子与原子核相互作用分为散射和

吸收，其中散射包括弹性散射和非弹性散射。散射是快中子与物质相互作用能量损失的主要形式。

吸收是中子被原子核吸收后，放出其他种类的次级粒子，不再放出中子的过程。快中子只有被慢

化后，才能被物质所吸收。快中子通过多次散射消耗其能量，减速为较低能量的过程，称为中

子的慢化。

第五章

37.简述吸收剂量和吸收剂量率'当量剂量和当量剂量率'有效剂量和有效剂量率？72

de

吸收剂量：单位质量的物质所吸收的辐射能量，定义式为D=——；

dm

吸收剂量率：吸收剂量对时间的导数，即D=---；

dt

当量剂量：辐射R得的辐射权重因子WR与辐射R在组织或器官T中产生的平均吸收剂量

R的乘积，即R；

DTHTR=WR,DT

dH「R

当量剂量率：当量剂量对时间的导数，即HTR

有效剂量：人体所有组织加权后的当量剂量之和，即E^WT«HT

T

有效剂量率：有效剂量对时间的导数，即立=dE

dT

38.计算活度为3.7x101oBq的32Pp点源（最大能量为1.709MeV,平均能量为0.694MeV）

在相距30.5cm处的空气（密度1.293g/dm1中产生的吸收剂量率？（把书上的解答过程

附上）

32

解P为B放射性核素，由表5-3得EP,max=1.709MeV,豆产0.694MeV,空气密度p

=1.293x10-3g«cm-3,r=30,5x0.001293=3.94x10g-cni2,E^/E*=1贝

055E

C=3.11e-P,max=1.21

a=1/[3c-e（c2-1）]=0.32

16.02一2

（Ee-0.036）RF,=7.78cn?・g7

1

K=4.59x10-5夕2Vz2豆夕a=8.02xl0^mG^/z-'•Bq-

将上述值代入下式

D=—e「（"/c）]+weivr\

（⑺21CJ得

30651030653

D=8.02、109><3.[><101。1]2电—0-e'-^r]+O.3O6&--1=3.72xl0(mGyh)

(0,30652[1,21

3

39.计算活度为3.7x1010Bq的'"Cs源(Ey=0.66MeV)在1m处肌肉组织内的吸收剂量率？

(Ey=0.60及0.80MeV光子在肌肉组织中质能吸收系数分别为0.00326和0.00318m2/kg)

(把书上的解答过程附上)

解查表(5-6)并作线性处理的⑶井的fo=3.09x10-12Gy-cm2,查表(5-5)并作线性处

理得空气中(UJP)=0.002931则

ip=3.7x1010/4n(100)2=3.0x105(cm-2^-1)

b=30X105X3.09X10-12=9.27x10"(Gy・s")=3.34mGy«K1

八"n/p)肌肉0.00324

肌肉------------------------D“-----------x3.34=3.69(mGy・〃T)

(俾n/")”0.002931

40.简述影响辐射生物的四个因素：88

(1)辐射敏感性：一般来说，新生而又分裂迅速的细胞辐射敏感性高，肌肉及神经细胞的

辐射敏感性最低；辐射敏感性从幼年、青年至成年依次降低。

(2)剂量和剂量率：小剂量和小剂量率效应比高剂量和高剂量率的效应低。

(3)传能线密度：一般来说，在一定的辐射剂量范围内，单位剂量的高传能线密度辐射的

效应发生率高于低传能线密度辐射的效应的发生率。

(4)受照条件：受照条件包括照射方式、照射部位、照射面积等。照射方式分为内照射和

外照射。各种不同的辐射按其对人体的危害作用大小排列如下：外照射时n>Y,X>6〉a；

内照射时a,p>6,Y,Xo

41.简述目前外照射防护的三个基本方法？91

(1)控制受照射时间：积累剂量和时间有关，受照射时间越短，接受的剂量越少。

(2)增大与辐射源的距离，可以降低受照剂量，对于点源，受照剂量与距离的平方成反比。

(3)屏蔽：在人与辐射源之间，加一层适当厚的屏蔽物，将人所受照射降至最低

42.计算活度为3.7x1014Bq的60co源(平均Ey=1.25MeV,质能吸收系数为0.00294m7kg)

在5m处肌肉组织内的吸收剂量率？(把书上的解答过程附上)93-94

解:已知A=3.7叱。的Y平均能量E*=1.25MeV,质能吸收系数为0.00294m7kg,r=5m,则

错误!未找到引用源。

=错误!未找到引用源。

=错误!未找到引用源。

答：在5m处肌肉组织内的吸收剂量率为错误!未找到引用源。

43.用铝(密度2.7g/cm3)容器内装3.7x1010Bq的冲(最大能量为1.709MeV,平均能量

为0.694MeV,质能吸收系数分别为0.00322m7kg）,求铝的吸收厚度是多少厘米？如要

求离源0.5m处的吸收剂量=0.1x10-2mGy/h,是否要进行屏蔽？（把书上的解答过程附上）

95-96

解由题意得：3空的E。，侬=1.709MeV,错误!未找到引用源。=0.694MeV,则铝的质量吸收厚

度

RB.mi=0.542Ee..„-0.133=（0.542错误！未找到引用源。1.709-0.133）错误！未找到引用源。

=0.793错误!未找到引用源。

又P=2.7错误！未找到引用源。，所以R=RB,皿/P=0.30cm。

因却源在铝容器内，则R=0,ZAI=13.0,r=50cm,错误!未找到引用源。=0.694MeV,错误！

未找到引用源。=0.00322错误!未找到引用源。=0.0322错误!未找到引用源。,A=3.7错误!

未找到引用源。1010Bq,则

错误!未找到引用源。

=4.59xl0-8x3.7xlOMxl3.0x0.0322x错误!未找到引用源。

=0.137错误!未找到引用源。

显然需要屏蔽。

44.安装一个活度为10Ci的Am-Be中子源，用水进行屏蔽，P点离源距离为0.8m,求所

需水屏蔽层的厚度？98

解对于Am-Be中子源，中子的产额Y=3.2x10%^•CL,中子发射率S=AY=3,2x

lO's'EgEO.74MeV,E„=4.5MeV,查表知，

OR,0=0.74b

OR.H"错误!未找到引用源。b

水中氧的宏观分出截面

£鼠。=错误!未找到引用源。cm1

=0.02474cm'=2.474m-1

柳般i未找到si用源.cm1

=0.1192cm-1=ll.92m1

水的总宏观分出截面SR=ZR,O+ER,H=14.39

设水的屏蔽厚度为R（m）,则累积因子

10.74-1.4

B=1X11.92R

10.74

=1+10.62R

查表得Am-Be中子源中子的剂量换算因子dn=5.338x10一'哈丫•nf2；En=4.5MeV时，中子的怖=10,

取错误!未找到引用源。=1x102mSv,h-1,

代入错误!未找到引用源。得

3.2X107X3600X10XS.338X10-15X103

1XKT?

47r(。8.

X(l+10.26R)eT438R

解得R=0.42m

第九章

.简述分离因数、富集系数和去污因数并写出它们的表达式？215-216

答：

定义表达式备注

分离因数表征两相中所需组分A⑷1/凤1,2表示两相；口表示浓度

AA,B

与不需要组分B含量比-[A]2/[B]2

aA/B

差别的一个系数

富集系数所需组分A与不需组分错误!未找到引用源。为分

„QA/QA

A/B

回收率之比~QB/QB离后得到组分的量；错误！

SA[B

未找到引用源。为原样品种

A,B的量

去污因数分离前后不需要组分B错误!未找到引用源。同上

D.F尸典

量的比值，与分离后的

D.F.QB/QA

需要组分A量的比值之

比

46.比较放射性核素纯度、化学纯度和放射化学纯度？216-217

答：从定义上

放射性核素纯度：指某种核素的放射性活度占产品总放射性活度的百分含量。例：99%

的放射性核素纯度，是指在lOOOOBq放射性产品中，某核素占9900Bq。

化学纯度：处于某种化学状态的重量占该化学样品总重量的百分数。例：在某化学样

品中，杂质仅占10力，就可以说该化学样品化学纯度很高。

放射化学纯度：在样品的总放射性活度中，处于特定化学状态的某种核素的放射性活

度所占的百分比。例：却-磷酸氢二钠溶液的放射化学纯度大于99%,是指以磷酸氢二钠状

态存在的方的放射性活度占样品总放射性活度的99%以上，其他状态则占1%以下。

另外，放射性核素纯度、放射化学纯度与其他非放射性物质的含量无关，（不同的只是放

射化学纯度特指某种化学状态的放射性活度百分比），而化学纯度则受杂质的影响。

47.在放射性核素的分析分离过程中为什么要加入载体和反载体？218

答：在沉淀法分离放射性核素时，其浓度太低，达不到难溶化合物的溶度积而不能单独

形成沉淀。因此常常加入常量的该放射性核素的稳定同位素（载体），因为除轻核元素外，

同一元素的稳定核素和放射性核素的化学性质相同，所以它们发生相同的化学过程，而将

放射性核素载带下来。

在利用载体将所需要的放射性核素从溶液中沉淀下来的同时也可能使其他不需要的放射性杂质

转入沉淀，而造成放射性沾污。为了减少沾污，往往加入一定量可能沾污核素的稳定同位素作为

反载体。

48.简述放射性核素分离过程中，共沉淀的三种机制并写出均匀分配定律及对数分配定

律的表达公式？219

形成混晶、表面吸附、生成化合物

均匀分配定律：-=D°—^

yb-y

对数分配定律：ln@二2=

49.简述影响无定形沉淀吸附微量组分选择性的三种主要因素？220

①微量组分所形成的化合物溶解度。溶解度越小，越容易被载带；

②无定形沉淀表面所带电荷符号及数量。当微量组分所带电荷符合与沉淀的相反时，载带

量大，因此pH及其他电解质的存在将有明显影响；

③无定形沉淀表面积的大小。表面积越大，载带越大。

50.从饱和溶液中析出晶体包括哪两个过程？这两个过程速度的大小与析出晶体颗粒的

大小的关系？221

晶核的生成过程、晶核的成长过程

沉淀颗粒的大小通常决定于晶核的生成速度和晶核的成长速度的相对大小。若前者比后者大

得多，则沉淀将有大量的小颗粒组成；反之，沉淀通常是颗粒数较少的完好晶体。

51.采用离子交换法分离放射性不同核素时，常用的离子交换剂分为哪两大类并简述它

们的主要组成部分？222

有机成离子交换树脂和无机离子交换剂

骨架和基体，连接在骨架上的能发生离子交换反应的官能团。

52.采用离子交换法分离放射性不同核素时，离子交换反应是一个异相化学反应，其分

为哪五个主要过程？225

①B离子从本体溶液穿过黏附在交换剂表面的液膜到达交换剂表面；

②B离子从交换剂表面扩散到达交换剂内A离子的位置；

③A和B在官能团上发生交换；

④从官能团上被交换下来的A离子从交换剂内扩散到交换剂表面；

⑤A离子交换剂表面穿过黏附在交换剂表面的液膜到达本体溶液中。

53.简述三种柱色层技术分离放射性不同核素的过程？226

①洗脱：在Z型离子交换剂柱的顶端，引入极小量的A、B、C三种反离子的混合物，在顶

部形成很窄的混合区段。该离子交换剂对这四种反离子的亲和性次序为：Z<A<B<C,然后用亲

和性最弱的Z离子的电解质ZY的溶液流入柱顶，ZY称为洗脱剂。

②排代：加入足够大的量的A、B、C使他们经分离后在柱上的、可形成各自的纯的区段；

用亲和性大于C和D离子的电解质DY的溶液加到柱顶，亲和性D>C>B>A〉Z,DY为排代剂。

③前流分析：很少用。将待分离物质的稀溶液连续流入交换柱若待分离组分与树脂的亲和

力有差别，从交换柱中流出的速度将有所不同，亲合力最小的先流出，以此类推。

54.简述完整的分离不同放射性核素的萃取分离过程三个步骤，同时在萃取过程中加入

稀释剂的作用？230

萃取、洗涤、反萃取

稀释剂用于改善有机相的某些物理性质，如降低比重，减少黏度，降低萃取剂在水相的溶解

度，有利于两相流动和分开。

55.描述分离放射性不同核素时，错流萃取和逆流萃取过程及错流萃取的缺点？233

错流萃取：实际是有机相和水相的多次重复平衡。当单级萃取完成及两相得到分离后，在水

相中继续加入新鲜的有机相，重复操作，每加入一次新鲜有机相就叫一个萃取级，级数越多萃取

百分数越大。

缺点：每一萃取级都加入一份新鲜的有机相，因此得到多份萃取液，是萃取剂用量增大，造

成反萃取及溶剂回收工作困难；每加一级萃取有机相中所需组分和杂质组分的总量都在增加，所

以增加级数，只能增加产量，不能增加所需组分纯度。

逆流萃取：由n个萃取器组成，一个萃取器可以是实验室的一个分液漏斗、工业上的一个澄

清槽，或者一个离心萃取器。料液从第n级加入，有机相从第1级加入经过一轮混合和澄清后，

第j+1级的水相流入第j级，第尸1级的有机相流入第j级，进行下一次萃取平衡。

56.描述渗透式膜分离和过滤式膜分离放射性不同核素的过程？237

渗透式膜分离：将被处理的溶液置于固体膜的一侧，置于膜另一侧的接受液是接纳渗析组分

的溶剂或溶液。将被处理的溶液中的某些溶质或离子在浓度差、电位差的推动下，透过膜进入接

受液中，从而被分离出去。

过滤式膜分离：将溶液或气体置于固体膜的一侧，在压力差作用下，部分物质透过膜而成为

渗透液或渗透气，留下部分则为滤余液或滤余气。

57.描述共沉淀、离子交换、萃取及膜分离的优点？237

共沉淀：方法和设备简单、对微量物质浓集系数高、可用于直接制源等。

离子交换：树脂无毒性且可反复再生使用，少用或不用有机溶剂，因而成本低，设备简单，

操作方便。

萃取：操作简便，易于多级连续操作，选择性好，回收率高。

膜分离：低能耗低成本，可在常温下进行，适用范围广，装置简单操，作容易，制造方便。

58.描述采用膜分离法进行放射性不同核素分离时，液膜的三个组成部分及它们的作

用？

液膜就是悬浮在液体中一层很薄的乳液，乳液通常是由溶剂（水或有机溶剂）、表面活

性剂（作为乳化剂）和添加剂制成。溶剂是构成膜的基体，表面活性剂含有亲水基和疏水

基，可以定向排列以固定油/水界面而使膜稳定，将乳液分散在外相（连续相）之中，从而

形成液膜，表面活性剂控制液膜的稳定性。237

59.流动载体是分离放射性不同核素油膜的三个组成部分之一，其必须具备条件有哪

些？

流动载体必须具备的条件是：①载体及其与溶质形成的配合物必须溶于液膜，而不溶

于膜的内相和外相，并且不产生沉淀，因为否则将造成载体损失；②载体与欲分离溶质形

成的配合物要有适当的稳定性，在膜外侧生成的配合物能在膜中扩散，而在膜的内侧要能

解离；③载体不与膜相的表面活性剂反应，以免降低膜的稳定性。238

60.简述无载体液膜和有载体液膜分离不同放射性核素的两种促进机制，并画出示意图

形？

无载体液膜分离机制主要是：选择性渗透及化学反应。如图所示，A透过膜易，而B透过膜

难，从而达到分离的目的。

有载体液膜分离机制属于载体输送n型促进迁移。如图所示，载体分子艮先在液膜的料液

（外相）选择性的与某溶质（A）发生化学反应，生成中间产物（RA）,然后这种中间产物

扩散到膜的另一侧，与液膜内相中试剂（R2）作用，并把该溶质释放出来，这样溶质就从外

相转移到内相，而流动载体又扩散到外侧，如此重复。。

238-239

第十章

,写出天然放射性元素的原子序数'符号和中文名称?

天然放射性元素原子序数大于83

848586878889909192

PoAtRnFrRaAcThPaU

针豉氨专方镭铜牡镶铀

246

62.写出原子序数最小的五种人工放射性元素的原子序数、符号和中文名称?

4361939495

TcPmNpPuAm

得柜铮钵铜

246

63.写出七种宇生放射性核素的符号？

由于宇宙线与大气作用在自然界中不断进行核反应形成的一类放射性核素，称为宇生

放射性核素。错误!未找到引用源八错误!未找到引用源八错误!未找到引用源。、错误!未

找到引用源。、错误!未找到引用源。、错误!未找到引用源八错误!未找到引用源。。

246

64.列表描述三种天然的放射衰变系列的名称及它们的鼻祖'最终产物及中间经历过的

衰变类型和衰变次数？

铀放射系以错误!未找到引用源。为母体，经过8次错误!未找到引用源。衰变和6次错误!

未找到引用源。衰变，最终形成铅的稳定同位素错误!未找到引用源。。

牡放射系以错误!未找到引用源。为母体，经过6次错误!未找到引用源。衰变和4次错误!

未找到引用源。衰变，最终形成铅的稳定同位素错误!未找到引用源。。

钢-铀放射系以为错误!未找到引用源。母体，经过7次错误!未找到引用源。衰变和4次错

误!未找到引用源。衰变，最终形成铅的稳定同位素错误!未找到引用源。。

天然衰变系母体错误!未找到错误!未找到最终产物

列引用源。衰变引用源。衰变

次数次数

铀错误!未找到86错误!未找到4n+2

引用源。引用源。

牡错误!未找到64错误!未找到4n

引用源。引用源。

铜-铀错误!未找到74错误!未找到4n+3

引用源。引用源。

247-248

65.列表描述人工放射衰变系列的名称、鼻祖、最终产物及中间经历过的衰变类型和衰

变次数？

人工放射衰变铮系(4n+l)以错误!未找到引用源。为母体，经过7次错误!未找到引

用源。衰变和4次错误!未找到引用源。衰变，最终形成稳定同位素错误!未找到引用源。。

249

66.在放射性元素中，Po有哪三个显著的特点？

在放射性核素中，P。的三个显著特点是：

①在溶液中极易被玻璃容器表面吸附，因此需要对玻璃容器表面预先进行硅烷化处理或敷

涂石蜡；

②很容易水解和形成胶体，因此P。的操作和保存的溶液酸度应不小于Imol/L；

③在空气中极易反冲，形成放射性气溶胶，造成工作场所的严重污染。

250

67..Tc标记的放射性药物在核医学中应用非常广，其主要的优点是什么？

因为"'Tc半衰期短（T“2=6.02h）,Y射线能量适中（Ev=140keV）,其丰富的配位化学

非常有利于药物的设计和合成，因此被世界核医学界公认为是核医学的首选核素。

253

68.简述钢系元素配合物的四个稳定性规律？

1）对同一铜系元素，配合物的稳定性按下列顺序递降：

4+2+3++

M＞M02＞M＞M02

2）对给定的配体，钢系离子的配合物比相应的同价锢系离子的配合物稳定性稍大一些。

3）“钢系酰基”离子AnO产分别比通常的二价和一价主族金属离子的配位能力强。

4）对给定的配体，同价轲系离子配合物的稳定性随原子序数增加而增加，但对于AnO产和An（V

有例外。

69.简述核电站、研究用反应堆、低浓缩铀、高浓缩铀、武器级铀、贫化铀的丰度范围

核电站使用的核燃料的235U丰度一般为3%~5%„研究用反应堆则使用235U丰度12%〜19.75%的浓

缩铀。235U丰度＜20%的浓缩铀称为低浓缩铀。235U丰度＞20%的浓缩铀称为高浓缩铀。235U丰

度＞90%的浓缩铀称为武器级铀。235U丰度＜0.720%（一般为0.2%〜0.3%）的铀称为贫化铀。

70、证实一种元素为新合成元素，需要哪些证据？

确定一种新元素应有基本的证明，那就是确定它的原子序数，而不是确定它的质量数。为新元素

提供确凿的证明，必须具备下列三点之一：（1）化学鉴定是理想的证明（2）X射线（应与Y射

线区别）（3）a衰变关系以及已知质量数的子核的证明，也是可以接受的

第十一章

71、详述核燃料循环中的几个主要过程并用图形描述出来？

riueicycic/，内

图111核燃料循环示意图

(1)铀矿冶将铀矿石开采出来，经粉碎、选矿后用常规浸出法提取铀，也可用堆浸、细菌浸

出或地下浸出法就地提取铀。然后经过萃取法或离子交换法分离和提纯铀，转化为重铀酸锭(俗

称黄饼)。通常称这一铀矿冶过程为前处理。

(2)铀转化将黄饼转化为六氟化铀

(3)铀浓缩用气体扩散法或离心法将2加的丰度由0.74设浓缩到约3%~5%。经过浓缩的六

氟化铀送燃料元件工厂，贫化的六氟化铀将来可加工为快堆燃料，用于生产核能和增殖核燃料。

(4)燃料制造将浓缩的六氟化铀转化为二氧化铀，单独或后处理厂来的二氧化钵制成MO,陶

瓷燃料元件，装于错合金包壳中，或通过热交换向外供热。

(5)反应堆燃烧将燃料棒插入反应堆堆芯，此处235U核裂变并释放，由冷却剂将热量传送到

发电机组用于发电，或通过热交换向外供热。

(6)后处理燃料元件燃耗到一定程度后取出，放置一定时间，玲其中的短半衰期裂变产物衰

变掉，或者不经任何处理，直接进行地质埋葬，次成为一次通过；或者进行后处理，将乏燃料中

的铀和生成的钵提取出来供再利用。

(7)高放废物储存令其放射性进一步减弱，释热率进一步减少

4FeS04+2H2S04+02==2Ffe(S04)3+2H20

地下浸出：地下浸出又叫“化学采矿”或“溶液采矿它不经过矿石的机械开采，直接将浸

出剂自开凿的注入孔注入地下，通过矿床的渗透与矿石的毛细作用使浸出剂溶液穿透矿体，把矿

石中的铀溶解下来，浸出液由开凿的回收孔流出。

78.乏燃料后处理的主要任务是什么？297

答：把尚未耗尽的铀和新生成的钵从乏燃料的复杂混合物中分离出去，同时，提取一些重要的裂

片元素（如137Cs、90Sr、147Pm,和99Tc等）以及超铀元素（如237Np、241,241Pm和242,

244Cm）,并对后处理过程产生的大量放射性废物进行妥善的处理和处置。

79.乏燃料后处理中，对元件冷却的主要目的是什么？299

答：（1）降低元件的放射性强度；（2）减少可裂变物质233U和239Pu的损失；（3）保证放射

性很强的重同位素237U的衰变。

80.写出乏燃料元件的去壳和溶解的四个主要化学反应式？299-300

2Al+2Na0H+2H20-2NaA102+3H2t；A1+O.85NaOH+l,05NaN03-NaA102+0.9NaA102+0.15NH3f+0.2

H20;3UO2+8HNO3^3UO2（N03）2+2N0f+4H20；U02+4HN03^U02（N03）2+N02f+2H20

81.简述PUREX流程的基本原理？300

答：基本原理是用TBP作萃取剂，煤油为稀释剂，硝酸作盐析剂，利用铀、钵和裂变产物的不同

价态在有机萃取剂中有不同的分离系数，将他们一一分离。

82.描述PUREXI流程中共去污分离循环的主要流程并标出价态的变化？301

83.描述PUREXI流程中铀纯化循环的主要流程并标出价态的变化？302

84.描述PUREXI流程中钵纯化循环的主要流程并标出价态的变化？302

（8）玻璃固化将高放废物与玻璃原料混合烧结成玻璃。

（9）地质处置将玻璃固化后的高放废物埋葬在特定的地质层中，与生物圈隔离。

72.列表阐述1GWe核电站使用的核燃料量在每个阶段大致为多少（以吨为单位）281?

1

r<n-i给出一座日'（子•/叼的究内容。,一，0二

』功率为1GWe的核电站的核燃料使用情况的典型数显

表U-11C".核电站的核燃料的典组便呵说

1环节

油制品成分说明

20000吨铀矿石（铀品位［%）

含天然蚀200吨

获得230吨U»O.

含天触的195吨

W化合物转化

获得288吨UF,含天然铀195吨

®235液缩

获得35吨浓缩UFt（»»U4%）含”'U丰度为3%的铀24吨

燃料元件制造

制成27吨UO,燃料元件含HU丰度为3%的轴24吨

反应堆发电发电7000GWh

Pu240kg.U23啤G**UQ.8%),

乏燃料卸出27吨UO：乏燃料

裂变产物720kg,次量例系元素

1M

明被放蝇中=度%.贫化铀中U丰度0.25%.反应堆负就因子。8dfactor.等于反应堆在给定时间何・内

T出的功、最人推出功率乘时间间隔之比）80%,堆芯装料72吨的,诲年替换1/3.

111包iM福取r尹学

73.铀矿石在水冶过程中，预处理包