中子活化指將樣品用中子照射后，樣品中原子經(jīng)中子俘獲而變得具有放射性的過程。俘獲中子后的原子核通常會立即衰變，釋放出中子、質(zhì)子或阿爾法粒子同時生成新的活化產(chǎn)物。這些活化產(chǎn)物半衰期或長或短，從幾秒鐘到幾十年都有可能。核素鈷60就是通過中子俘獲反應(yīng)在核反應(yīng)堆中制備。
簡介
中子活化過程中，某些核素俘獲中子后會發(fā)生核裂變。例如，輕元素中的鈹-9能吸收快中子，發(fā)生裂變反應(yīng)生成兩個阿爾法粒子和額外的中子，同時釋放能量。在中子通量高的環(huán)境中，如核反應(yīng)堆，中子活化會引起材料的腐蝕。因此，反應(yīng)堆的內(nèi)襯材料必須定時更換，且換下來的內(nèi)襯需按照低放射性廢物處理。選擇不易活化的材料作為內(nèi)襯可以減輕腐蝕問題，降低泄露風(fēng)險。
某些元素極難以中子活化，因為它們俘獲中子后會變成更重但穩(wěn)定的核素。這類元素包括氫、氦、碳、氮、氧、、硅、鈦、鉻、鐵和鉑。例如，鎂、和汞俘獲中子后，要么生成長壽核素，要么只有低于10%的原子受到活化。要活化這些元素，中子通量必須足夠高。這些性質(zhì)在實際應(yīng)用中非常重要，例如，水和蒸汽只有在溶解了放射性溶質(zhì)或與放射性物質(zhì)混合后才會有放射性。由于水很難活化，蒸餾可以有效去除放射性污染。同樣，生命過程中的大部分分子也很難被中子活化，但這并不意味著生物體能抵抗中子輻射。
中子活化的一個重要應(yīng)用是中子活化分析（naa），這是一種高靈敏度的痕量分析方法。使用高通量中子流（如核反應(yīng)堆中的通量約為10^11~10^14 n/cm^2/sec）可以檢測到0.1 ppb的濃度，而加速器產(chǎn)生的低通量快中子也能檢測到約1 ppm的濃度。檢測靈敏度會根據(jù)實驗條件和被測核素而有所不同。中子活化分析很少需要或不需要樣品制備，適合復(fù)雜物質(zhì)的分析。作為一種“無損”分析法，它可以進行表面和微區(qū)分析，因此適用于古董、藝術(shù)品以及法醫(yī)鑒定等領(lǐng)域。這種分析方法最早由喬治·德海韋西（George Hevesy）和希爾德·李維（Hilde Levi）在1936年提出。
鈷60的制備是中子活化的一個例子，其反應(yīng)方程式為：59 27Co + n → 60 27Co。鈷-60通過釋放電子和γ射線衰變成-60，其半衰期為5.27年。由于鈷-59的天然同位素豐度為100%且容易獲得，鈷-60成為一種易得、有效的放射源，廣泛用于放射性治療。
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