第1章 绪论 1
1.1 放射化学的内容和特点 1
1.2 放射化学发展史和展望 2
1.2.1 放射性和放射性元素的发现 2
1.2.2 实现人工核反应和发现人工放射性 3
1.2.3 铀核裂变现象的发现 4
1.2.4 合成超铀元素和面向核工业 5
1.2.5 放射化学展望 7
参考文献 10
第2章 原子核和粒子物理 11
2.1 原子核的组成 11
2.1.1 质子和中子 11
2.1.2 核素 12
2.1.3 核素图 12
2.2 原子核的性质 13
2.2.1 原子核半径 13
2.2.2 原子核的质量和结合能 14
2.2.3 原子核自旋、磁矩和电四极矩 17
2.2.4 原子核的宇称和统计 20
2.3 原子核模型 21
2.3.1 壳层模型 21
2.3.2 集体运动模型 23
2.4 亚原子粒子 26
2.4.1 轻子 27
2.4.2 夸克 28
2.4.3 规范玻色子 28
2.4.4 介子 29
2.4.5 重子 30
2.4.6 五夸克 31
2.4.7 共振态 31
2.4.8 夸克-胶子等离子体 31
2.4.9 四种基本相互作用 32
2.4.10 核力 33
参考文献 34
第3章 放射性 35
3.1 放射性衰变的基本规律 35
3.1.1 放射性衰变的统计规律 35
3.1.2 分支衰变 36
3.1.3 递次衰变规律 36
3.2 放射性平衡 38
3.2.1 暂时平衡 38
3.2.2 长期平衡 39
3.2.3 不成平衡 40
3.3 放射性衰变类型 41
3.3.1 α衰变 41
3.3.2 β衰变 43
3.3.3 同质异能跃迁 48
3.3.4 簇放射性 50
参考文献 51
第4章 射线与物质的相互作用 52
4.1 α粒子及重离子束与物质的相互作用 52
4.1.1 电离和激发 52
4.1.2 电离能量损失与碰撞阻止本领 53
4.1.3 重离子的能量损失 53
4.2 β射线与物质的相互作用 57
4.2.1 电离损失 57
4.2.2 辐射损失 58
4.2.3 总质量阻止本领 58
4.2.4 弹性散射 59
4.2.5 β射线在物质中的吸收和射程 59
4.3 γ射线与物质的相互作用 61
4.3.1 光电效应 61
4.3.2 康普顿效应 63
4.3.3 电子对效应 66
4.3.4 γ射线的减弱 66
4.4 中子与物质的相互作用 67
4.4.1 弹性散射与快中子的慢化 68
4.4.2 非弹性散射 70
4.4.3 辐射俘获 70
参考文献 71
第5章 辐射防护 72
5.1 辐射防护中使用的量及其概念 72
5.1.1 吸收剂量和吸收剂量率 72
5.1.2 当量剂量和当量剂量率 73
5.1.3 有效剂量 74
5.1.4 辅助的剂量学量 75
5.1.5 集体当量剂量和集体有效剂量 75
5.2 外照射剂量的计算 76
5.2.1 带电粒子剂量的计算 76
5.2.2 γ辐射剂量的计算 81
5.2.3 中子剂量的计算 83
5.3 辐射的生物效应和辐射防护标准 84
5.3.1 辐射损伤的基本生物学过程 85
5.3.2 辐射的生物效应 86
5.3.3 影响辐射生物效应的因素 88
5.3.4 辐射防护标准 89
5.4 外照射和内照射的防护 91
5.4.1 外照射防护的一般方法 91
5.4.2 γ点源的屏蔽计算 92
5.4.3 β射线的防护 94
5.4.4 中子的防护 96
5.4.5 内照射的防护 98
参考文献 99
第6章 辐射的探测 106
6.1 气体探测器 106
6.1.1 气体探测器的电流-电压曲线 107
6.1.2 电离室 109
6.1.3 正比计数器 111
6.1.4 G-M计数器 112
6.2 闪烁探测器 114
6.2.1 闪烁体 114
6.2.2 光的收集与光导 118
6.2.3 光电倍增管 118
6.2.4 其他电子倍增器和光电二极管 119
6.2.5 闪烁谱仪 120
6.3 半导体探测器 122
6.3.1 半导体探测器的基本原理 123
6.3.2 半导体探测器的性质 123
6.3.3 半导体探测器的输出波形 125
6.3.4 Si（Au）面垒型半导体探测器能谱仪 125
6.3.5 锂漂移半导体探测器 126
6.3.6 位置灵敏探测器 128
6.4 其他类型的辐射探测器 129
6.4.1 固体径迹探测器 129
6.4.2 切伦柯夫探测器 129
6.5 放射性活度的测量 130
6.5.1 放射性活度测量中的各种校正因子 130
6.5.2 符合法测量放射性活度 131
6.6 射线测量仪器 132
6.6.1 射线测量仪器概述 132
6.6.2 多道能谱仪 134
6.6.3 液体闪烁谱仪 135
6.6.4 低本底测量装置 136
6.7 放射性测量数据的处理 136
6.7.1 平均值、标准误差和误差的传递 136
6.7.2 单次测量 137
6.7.3 多次测量 137
6.7.4 测量样品和测量本底时间的分配 138
6.7.5 测量结果的检验 138
参考文献 139
第7章 核反应 140
7.1 核反应截面与激发函数 140
7.1.1 核反应概述 140
7.1.2 反应截面与激发曲线 144
7.1.3 微分截面与角分布 146
7.1.4 正、逆反应截面间的关系——细致平衡原理 147
7.2 中、低能核反应 147
7.2.1 中、低能核反应机制 147
7.2.2 分波分析与光学模型 149
7.2.3 核反应的共振及复合核模型 151
7.2.4 直接反应 154
7.2.5 中、低能核反应化学 155
7.3 原子核裂变 158
7.3.1 液滴模型和裂变参数 159
7.3.2 裂变势垒 160
7.3.3 自发裂变和裂变同质异能素 161
7.3.4 诱发裂变和裂变阈能 162
7.3.5 裂变截面和激发曲线 162
7.3.6 裂变后现象 163
7.4 重离子核反应 167
7.4.1 重离子核反应的特点和分类 167
7.4.2 深度非弹性散射 170
7.4.3 全熔合反应 171
7.4.4 研究重离子核反应的意义 172
7.5 高能核反应 173
7.5.1 散裂反应 174
7.5.2 高能裂变和碎裂反应 174
7.5.3 多重碎裂反应 175
7.5.4 π介子引起的核反应 175
7.6 核聚变 175
7.6.1 核聚变的能量学和反应截面 175
7.6.2 可控核聚变 177
7.7 宇宙核子学与化学元素的核合成 179
7.7.1 天体的演化 179
7.7.2 元素的核合成 182
参考文献 185
第8章 粒子加速器和核反应堆 186
8.1 粒子加速器 186
8.1.1 加速器的基本部件和分类 188
8.1.2 静电加速器 189
8.1.3 直线加速器 191
8.1.4 回旋加速器 193
8.1.5 同步加速器和同步辐射 195
8.2 核反应堆 196
8.2.1 链式反应和临界条件 197
8.2.2 核反应堆的基本构造 200
8.2.3 核反应堆的主要类型 202
8.3 核动力装置 208
8.3.1 核电站 208
8.3.2 中国的核电 210
8.4 洁净核能源 211
参考文献 214
第9章 放射化学分离方法 215
9.1 放射化学分离的特点 215
9.1.1 表征分离的若干参数 215
9.1.2 放射性物质的纯度及其鉴定 216
9.1.3 载体及反载体 218
9.2 沉淀分离法 219
9.2.1 沉淀分离法原理 219
9.2.2 共沉淀 220
9.2.3 晶核的生成和成长 221
9.3 离子交换与离子交换色层 222
9.3.1 离子交换剂 222
9.3.2 离子交换平衡及动力学 224
9.3.3 离子交换色层 225
9.4 溶剂萃取和萃取色层 230
9.4.1 萃取剂 230
9.4.2 萃取平衡及动力学 230
9.4.3 萃取色层 232
9.5 膜分离技术 236
9.5.1 膜分离过程的特点 236
9.5.2 液膜分离 237
9.6 其他分离方法 240
9.6.1 电化学分离 240
9.6.2 蒸馏和挥发法 241
9.7 快化学 241
9.7.1 概述 241
9.7.2 非连续的分离程序 242
9.7.3 连续的分离程序 242
参考文献 244
第10章 放射性元素化学 246
10.1 天然放射性元素 246
10.1.1 天然放射性 246
10.1.2 三个天然放射系 247
10.1.3 钋 249
10.1.4 氡 250
10.1.5 镭 251
10.2 人工放射性元素 251
10.2.1 锝 251
10.2.2 钷 253
10.2.3 钫 254
10.2.4 砹 254
10.3 锕系元素化学 255
10.3.1 锕系元素概论 255
10.3.2 锕系元素金属 257
10.3.3 锕系元素的离子半径 258
10.3.4 锕系元素的电子光谱 259
10.3.5 锕系元素的水解 259
10.3.6 锕系元素的氧化还原电位 260
10.3.7 锕系元素的配位化学 261
10.3.8 锕系元素的分离化学 265
10.3.9 锕系元素的应用 265
10.3.10 超铀元素的制备 267
10.4 超锕系元素的合成与化学 269
10.4.1 超锕系元素的合成 270
10.4.2 超重核的展望 273
10.4.3 超锕系元素化学 276
参考文献 279
第11章 核燃料化学 280
11.1 铀的提取工艺学 281
11.1.1 铀的矿物资源 281
11.1.2 铀矿石的预处理 282
11.1.3 铀矿石的浸取 283
11.1.4 铀的浓缩与纯化 286
11.2 铀同位素浓缩方法 290
11.2.1 气体扩散法 291
11.2.2 离心法 292
11.2.3 喷嘴法 294
11.2.4 激光分离法 295
11.2.5 其他浓缩法 296
11.3 乏燃料后处理化学 297
11.3.1 乏燃料的冷却、去壳和溶解 299
11.3.2 PUREX流程 300
11.3.3 动力堆乏燃料后处理 304
11.3.4 萃取工艺的化学原理 305
11.4 高放废物的处理与处置 315
11.4.1 高放废液的处理 315
11.4.2 高放废物的处置 316
11.5 核燃料后处理技术的发展 316
11.5.1 高放废液萃取分离流程的进展 316
11.5.2 先进核燃料循环的设想 318
参考文献 319
第12章 热原子化学 320
12.1 Szilard-Chalmers效应 320
12.1.1 保留 321
12.1.2 反冲原子次级反应的机制 321
12.1.3 反冲原子次级反应能区的划分 322
12.1.4 影响保留值的因素 323
12.2 （n，γ）反应的化学效应 325
12.2.1 碘的（n，γ）反冲化学 326
12.2.2 无机含氧酸盐和配合物的（n，γ）反冲化学 328
12.3 α衰变化学 329
12.4 β衰变化学 330
12.5 γ跃迁化学 332
12.6 热原子化学的应用 334
12.6.1 氟的反冲化学 334
12.6.2 新化合物的制备 335
12.6.3 用反冲原子直接标记 335
12.6.4 生物化学中的反冲效应 337
参考文献 339
第13章 核分析技术 340
13.1 活化分析 340
13.1.1 基本原理 340
13.1.2 中子活化分析 341
13.1.3 带电粒子活化分析 344
13.1.4 光子活化分析 345
13.2 质子激发X射线荧光分析和同步辐射X射线荧光分析 346
13.2.1 质子激发X射线荧光分析的原理 346
13.2.2 PIXE方法的特点 348
13.2.3 PIXE方法的实验装置 348
13.2.4 PIXE的实验方法 349
13.2.5 PIXE的发展动向 350
13.2.6 同步辐射X射线荧光分析 351
13.3 加速器质谱 352
13.3.1 加速器质谱仪 352
13.3.2 加速器质谱法的应用 353
13.4 同位素稀释法 355
13.4.1 直接同位素稀释法原理 355
13.4.2 直接同位素稀释法的应用 355
13.4.3 反同位素稀释法 356
13.4.4 亚化学计量同位素稀释法 356
13.5 放射免疫分析 357
13.5.1 放射免疫分析的基本原理 357
13.5.2 测定方法 358
参考文献 360
第14章 标记化合物 361
14.1 示踪原子 361
14.2 标记化合物的命名 361
14.3 标记化合物的特性 363
14.3.1 对标记化合物的选择 363
14.3.2 标记化合物的同位素效应与自辐解 365
14.4 标记化合物的制备 367
14.4.1 化学合成法 367
14.4.2 同位素交换法 374
14.4.3 生物合成法 375
14.4.4 热原子标记法 376
14.5 标记化合物的质量鉴定 377
14.5.1 物理鉴定 377
14.5.2 化学鉴定 377
14.5.3 生物鉴定 377
参考文献 378
第15章 核药物化学 379
15.1 核医学和放射性药物 379
15.1.1 核医学和放射医学 379
15.1.2 核医学影像仪器 379
15.1.3 放射性药物 380
15.2 用于显像的放射性药物 383
15.2.1 心血管显像剂 383
15.2.2 脑显像剂 385
15.2.3 肿瘤显像剂 389
15.2.4 其他脏器显像剂 393
15.3 治疗肿瘤的放射性药物 395
15.3.1 小分子放射性治疗药物 395
15.3.2 治疗肿瘤的导向药物 396
15.3.3 中子俘获治疗 396
参考文献 397
附录1 物理常数表 398
附录2 能量单位换算因子 400
附录3 常用放射性核素简表 401