超铀元素

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超铀元素

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超铀元素（）在化学上指的是原子序数大于92（铀）的重元素，皆为不稳定的放射性元素，且除了镎和钸之外都是纯人造元素。概述. 原子序数从1到92的元素中，除了锝、钷、砹和钫之外，都可以在地球上检测到相当的量，它们大多具有稳定或长半衰期的同位素，或者是铀和钍的普遍衰变产物。锝、钷、砹和钫虽然也存在于自然界中，但仅有痕量的存在。砹和钫只存在于铀衰变链和锕衰变链的非常小的分支中，不但难以被生成，半衰期也极短，会很快衰变成其他元素；而原子序数较小的锝和钷只能由铀-238的自发裂变以及由钼/钕分别发生中子俘获而产生。原子序数92以上的超铀元素由于半衰期较短，从地球诞生至今早已衰变殆尽，且现今自然界中也缺乏形成它们的途径或机制，因此都是以人工合成的方法产生的，仅有两个原子序最小的超铀元素在地球上被发现自然生成：镎和钸，不过皆为以痕量的存在。我们可以在富铀的矿石中检测到它们的痕迹。这些痕迹是铀矿石经过中子俘获后紧接着发生β衰变而生成的，例如以下反应：238U + n → 239U → 239Np → 239Pu。超铀元素可以用核反应堆或者粒子加速器人工合成。原子序≤100（镄以前）的超铀元素大多是在核反应炉中以中子照射母核种靶核来合成的，能够较大量地生产。至于原子序超过100的超铀元素只能以粒子加速器加速带电粒子撞击重原子核来合成，合成难度高且产量极少。此外，在核试验后也会生成少量的超铀元素，自二战以来的多次核武器试验已将至少八种超铀元素释放到环境中，包括镎、钸、镅、锔、锫、鉲、锿和镄。原子序大于103（铹）的超铀元素又称为超重元素，超重元素的半衰期很短，极为不稳定，只能在人工环境中少量制成，且生成后会快速衰变，因此难以对其性质进行详细研究。目前所发现原子序最大的超重元素是118号的--。超铀元素的半衰期有随着原子序数的增加而缩短的趋势，然而也有例外：例如铹、、鿔和的一些同位素的半衰期就比预料中的还要长。格伦·西奥多·西博格预言了在这一系列元素中有更多的反常核种，并且把它们归类于“稳定岛”，即质子数或中子数为幻数的原子核具有特别的稳定性。超铀元素中未发现的元素及已发现但尚未正式命名的元素，皆使用IUPAC元素系统命名法。超铀元素的命名曾引起很大的争论，104到109号元素命名的争论从1960年代开始一直到1997年才解决（参见超镄元素争议）。越重的超铀元素生产难度越大，成本越高，价格随原子序数增大而快速上涨。截至2008年，武器级钸的价格约为每克4,000美元，而每克鉲的价格超过6,000万美元。锿是目前产量能以肉眼所见的最重元素。应用. 超铀元素在科技领域的应用取决于每个核种的核特性（如衰变方式、半衰期、可分裂性等），而不是利用这些元素的物理及化学性质。钸-239具有高的热中子分裂截面，用于制造核武器和用作核反应炉中的核燃料（如快中子增殖反应炉）。钸-238和锔-244衰变时会放出大量热能，被用作放射性同位素热电机的热源，作为人造卫星、太空探测器及无人灯塔等设施的电源。锔-244是α粒子X射线光谱仪中最常见的α粒子射源，用于许多探测车和著陆器等太空探测器。游离烟雾探测器中使用极微量的镅-241氧化物作为游离辐射源，可用来预防火灾。这种烟雾探测器比光学烟雾探测器来得便宜、灵敏度较高，但更容易发生误报。镅-241还可用作中子、γ射线及α粒子射源。鉲-252是一种强中子放射源，使用于医疗、科学及工业领域，例如癌症治疗、反应炉的、、燃料棒扫描仪及中子活化分析等。原子序数≥99（锿以后）的超铀元素由于半衰期很短，非常不稳定，无法大量生产，因此目前在科学研究之外没有实际用途。在粒子加速器中，使用较轻的超铀元素作为高能带电粒子撞击的标靶，可以合成出其他原子序更高的超铀元素。

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