裂變產物化學是以裂變產物（又稱裂片元素）為對象，研究其在核能利用中的化學行為的放射化學分支學科。
基本介紹
- 中文名：裂變產物化學
- 對象：裂變產物
- 研究：化學行為
- 學科：放射化學分支學科
定義,裂變產物,研究特點,研究狀況,參考書目,
定義
以裂變產物（又稱裂片元素）為對象，研究其在核能利用中的的放射化學分支學科。
對核燃料循環來說，核燃料後處理是不可缺少的環節，它的任務是除去裂變產物和回收核燃料物質。目前世界上普遍採用的後處理流程是普雷克斯流程，它是在硝酸介質中以磷酸三丁酯為萃取劑的萃取流程。流程要求對裂變產物有非常高的去除能力，因此研究裂變產物在普雷克斯流程中的化學行為就構成了裂變產物化學的主要內容。
裂變產物
裂變產物是易裂變物質裂變時產生的裂變碎片的混合物，其中包含有穩定核素，大部分是放射性核素。現在已知裂變產物核素約有600多種,質量數從72到166;它們分屬37種元素，原子序數從30(鋅)到66（鏑）。各裂變產物核素的裂變產額不同，它們的半衰期也很懸殊，從小於一秒鐘到幾百萬年直到成為穩定核素（見表）。
裂變產物的組成與反應堆的堆型，燃耗深度及照射、冷卻時間有關。在後處理前對乏燃料進行一定時間的冷卻很必要，適當冷卻的核燃料處理起來比較容易。例如冷卻6個月後,裂變產物的放射性將大為下降，其放射性主要由以下核素貢獻:鍶90、釔91、鋯95－鈮95、釕103、釕106－銠106、鈰141和鈰144－鐠144。
研究特點
裂變產物大多數具有放射性，由於輻射分解常常帶來許多輻射化學問題，使得元素的化學行為更為複雜。例如水經輻射分解生成許多活性自由基，它們可使元素髮生反常的氧化還原行為；萃取劑、稀釋劑或離子交換樹脂的輻射分解產物，有可能與某些元素髮生有害的反應。裂變產物在溶液中的濃度通常是非常低的,例如在核燃料溶解液中濃度僅為10-4摩/升左右。對這樣低濃度的元素進行化學研究，許多常規方法已不適用；並且由於濃度低，容器的吸附問題變得嚴重，形成膠體的傾向更加明顯。總之，在強輻射場中以低濃度存在的裂變產物的化學行為常常是非常複雜的，有時甚至對它們存在的化學狀態都難以確定。
研究狀況
裂變產物覆蓋了元素周期表三分之一的元素，分布在周期表各個族中。其中相當多的元素由於含量小或者壽命短而很少引起人們注意，只有10餘種研究得較多。
氪和氙
氪和氙可溶解於一些有機溶劑中，如苯胺、甲苯、二甲苯、煤油等,其溶解度隨溶劑的極性增加而降低。它們還能被一些具有較大吸附表面的物質吸附，這些物質包括活性炭、分子篩、沸石、矽膠等；不同的惰性氣體在活性炭上的吸附親合力差別比較大，因而能用於彼此分離。
銫
鍶
裂變產物中長壽命的鍶同位素是半衰期50.5天的鍶89和28.5年的鍶90，它們是純β-輻射體。鍶90的子體釔90的半衰期為64.1小時,也是純β-輻射體。與銫137相似，鍶在核燃料後處理過程中易從鈾、鈽中去除。從高放射性廢液中提取的鍶90，可用作β輻射源。鍶90是親骨核素，生物毒性很高，所以鍶90的分析測定是環境監測的重要項目。（見鍶的放射化學）
鈰和鉕
在裂變產物中鈰的重要的放射性同位素是半衰期32.5天的鈰141和284.8天的鈰144,後者還有個半衰期17.30分的子體鐠144。鉕的重要的放射性同位素是半衰期2.62年的鉕147。鉕147為純β-輻射體，射線能量較低，只有0.2245兆電子伏，易於禁止；因此從裂變產物中提取的鉕 147被廣泛用於製造發光塗料、心臟起搏器的能源、測厚儀的輻射源等。
鈰和鉕屬於稀土元素，通常顯示正三價，其氟化物、草酸鹽、氫氧化物、碳酸鹽難溶於水。三價鈰在強氧化劑作用下,可氧化到四價。四價鈰能形成碘酸鈰沉澱,而一般三價稀土元素的碘酸鹽均易溶於水，利用這一特性可將鈰與其他稀土元素分離。
稀土元素和檸檬酸、乳酸、α-羥基異丁酸、乙二胺四乙酸、二亞乙基三胺五乙酸等有機酸形成絡合物。利用稀土元素絡合物穩定性的差別，可將鈰和鉕與其他稀土元素分離。
鋯和鈮
在裂變產物中鋯的長壽命同位素鋯95的半衰期為64.0天,它有一個半衰期34.97天的子體鈮95。鋯95－鈮95的放射性在乏燃料中占有較大份額，因此是核燃料後處理流程中重點去污核素。（見鋯和鈮的放射化學）
釕
在裂變產物中釕有兩個長壽命同位素，半衰期39.35天的釕103和368天的釕106，後者有一個半衰期30秒的子體銠106。在核燃料的後處理流程中,釕不易去除，因此對它開展了許多研究工作，了解其在過程中的化學行為，以提高后處理流程除釕的效率。（見釕的放射化學）
參考書目
F.S.Martin and G.L.Miles,Chemical Processingof Nuclear Fuels,Butterworths, London, 1958.
