橡树岭国家实验室高通率同位素反应堆制造提纯同位素锿254的方

1

标题：橡树岭国家实验室高通率同位素反应堆制造提纯同位素锿254的方法

摘要：

1952年，太平洋南部伊鲁吉拉伯岛进行的氢弹实验过程中，为化学元素周期表添加了新的元素：锿。

该元素并不存在于自然界，非常不稳定，难以获取保存，数量极少，长期以来未获得很好的研究。

锿的所有同位素半衰期都很短，所以一切原始的锿核素，也就是在地球形成时可能存在的锿，至今都已全部衰变。

劳伦斯·伯克利国家实验室化学家凯瑟琳·谢尔德（Katherine Shield）于2021年2月4日说，

该实验室、洛斯·阿拉莫斯国家实验室、乔治城大学组成研究小组，已经通过实验室合成的方法，成功获得了同位素锿254。该该小组的实验报告已经于2021年2月刊发于《自然》杂志。

该小组用于制造同位素锿254的设备是，橡树岭国家实验室的高通量同位素反应堆。

该反应堆在制造同位素锎252的过程中，获得了同位素锿254。

同位素锎252具有很多商业用途。

凯瑟琳说，从此以后，人类无需通过氢弹爆炸的方式，就可以在实验室通过人工合成的方式获得同位素锿254。

截止2021年2月，橡树岭国家实验室的高通率同位素反应堆是全世界唯二能够制造同位素锎252、同位素锿254的设备。另一个是，俄罗斯季米特洛夫格勒核反应器研究所（NIIAR）的SM-2环流反应器。

该实验室拥有高通量中子源。

研究小组在制造过程中，通过中子源轰击，获得了一大堆各种元素的混合物。更为可贵的是，该实验室具备提纯技术，能够将所需要的元素从混合物中提纯出来。

但纯度及数量达到一定程度是，就可以进行X吸收光谱仪分子键大小测量的工作。

凯瑟琳等人在实验中发现，同位素锎252、同位素锿254很容易相互污染。还好橡树岭实验室有非常好的提纯技术。可惜凯瑟琳没有详细介绍。以下我查询得到的提纯方法：

1、反应器辐射法产物将会混有各种锕系元素的同位素，以及核裂变产生的镧系元素。

2、在高温高压下重复进行正离子交换，

3、再进行色谱法。

4、在核反应器中产生的最稳定的锿同位素253Es会衰变为249Bk，249Bk半衰期只有20天，锫能够轻易地氧化成为+4态的固体，并从溶液中沉淀出来；其他的锕系元素，包括锿，则会在溶液中保持其+3氧化态。[69]

5、使用正离子交换树脂柱，并注入含有90%水及10%乙醇的氢氯酸饱和溶液，作为洗提剂。

6、使用负离子交换层析法，所用的洗提剂是浓度为6 M的氢氯酸。

7、以经铵盐处理过的正离子交换树脂柱（Dowex-50交换柱）来分离含有99、100及101号元素的分析层。

8、根据洗提位置随时间的变化，就可以辨认这几个元素，可用的洗提剂包括α-羟基异丁酸溶液（α-HIB）。

目前的制备及提纯技术是200纳克，下一步将提高至1000纳克。

我认为，个别元素的成功合成并不值得特别敬佩，值得敬佩的是高通量中子源、以及非常厉害的提纯技术。

本次实验中的高通量同位素反应堆，位于田纳西州橡树岭，运行功率为85 MW，是美方最高通量反应堆的中子源之一，它提供了世界上任何研究堆中最高的稳态中子通量之一。能够产生热中子和冷中子，并用于研究物理，化学，材料科学，工程和生物学。

该技术意味着，该实验室要什么就可以造什么，造什么就可以提纯什么，提纯之后就可以有各种用途，包括商业及军事。

同位素锎252可以放置在特制的施源器，将中子源送入或肿瘤内进入腔内、管内或组织间照射放射反应能轻而易举的彻底杀死癌细胞，特别是子宫癌、口腔癌、直肠癌、食道癌、胃癌、鼻腔癌等。

2019年，土耳其反走私和有组织犯罪部门在阿塔图尔克森林公园办理的一起犯罪案件中，经司法鉴定认为，锎252的价格是每毫克1千万美元。

锿-254曾用于校准勘测者5号月球登陆器上的化学分析光谱仪。

其实我对核物理懂得不多，凯瑟琳的联系方式如下，爱学习的可以自己联系：

70A-2216, Lawrence Berkeley National Lab

kshield（at）berkeley（dot）edu

电话是five one zero - four eight six - six two nine six

凯瑟琳的基本情况是：

2015年毕业于塔夫茨大学，获得化学物理学学士学位和政治学学士学位。

2016年，在核创新联盟工作，负责研究核监管政策

2016年秋季学期，开就读于加利福尼亚大学伯克利分校

2017年秋季学期，进入丽贝卡·阿伯格（Rebecca Abergel）研究小组

凯瑟琳担任的职务有：伯克利科学政策小组成员、国家科学政策网络西部中心联合主席

凯瑟琳的研究方向是：放射化学，包括溶液热力学、柱分离、稀有元素氧化态稳定化，重点是医学同位素。

凯瑟琳的老师是丽贝卡·阿伯格

丽贝卡是加利福尼亚大学伯克利分校核工程系副教授、劳伦斯·伯克利国家实验室化学科学处重元素化学组组长。

丽贝卡领导的研究小组工作范围包括：核化学、放射化学、光子物理学、化学生物学、医疗物理学、药理学、分子及细胞生物学、重元素对生物系统的影响、重金属元素毒理学、核元素对环境的影响及其治理、涉核疾病的治疗、重金属引发疾病的治疗药品研发。

丽贝卡是个好人，很多科学家是研发用于战争的核技术，丽贝卡是研发用于救人的核技术。

丽贝卡联系方式 abergel（at）berkeley（dot）edu

结尾部分：

摘要： #

橡树岭国家实验室高通率同位素反应堆制造提纯同位素锿254的方法

作者：朱川