钷作为核反应堆生产的人造放射性元素具有特殊的优异性能和用途。其应用多于放射性有关,如钷147是一种只放射β射线的放射性核素,半衰期为2.6年,可用于制造人工“夜明珠”的放射发光材料。利用其β放射性还能制造便携式X-射线仪、密度自动测量和厚度自动测量仪、航标灯等。此外,钷的其他应用较少,主要作为热源,为真空探测和人造卫星提供辅助能量,以及作为钷电池的制造材料。下面由贤集网小编详细介绍下钷元素的应用领域,及解答钷元素是自然元素还是人造元素?
1、钷的主要应用领域——放射发光
放射发光是钷的主要应用领域之一。所谓放射发光,是指某些物体在放射性同位素的射线作用下产生长时间光辐射的现象。放射性同位素可以自发地、连续不断地发生核结构的改变,并在改变过程中不断产生放射性辐射。这些辐射以高能粒子的形式连续不断释放出来将能
量传输给发光基体,进而引起材料产生发光现象。这种发光现象并不产生热量,故被称作“冷光”。各种人工放射性同位素为放射发光的广泛应用提供了物质基础。人造放射性材料发光装置与普通照明器材相比有许多突出的优点。它不需要电源供电,不用电池、灯泡、导线等各种零部件,构造十分简单。可以根据不同要求制成各种不同形状和颜色的器件,其光线柔和隐蔽,不需要维护保养,在军事上有着十分广阔的用途。
放射发光材料作为良好的夜间显示器材,广泛应用于陆、海、空三军武器装备的仪器和仪表,如各种飞机、军舰、坦克、车辆的驾驶室、仪表舱、控制台的仪器刻度和指针以及炮兵用观察、测地、指挥器材的分划镜、水准器等。利用放射发光粉作涂料,夜间显示仪表数据十分清晰,一目了然。如在火炮的观瞄器上采用放射发光装置后,夜间操作十分方便。放射发光技术在某些特殊场合还被用来取代电照明,如在人防工事、地下掩蔽指挥部等设立永久性发光标志,不需要维护保养即可长期提供微弱照明。今后随着夜间作战需要的不断增长,采用钷同位素的放射发光照明器材将在未来战场上大显身手。
2、航天领域
钷同位素放射发光照明早就被用于航天航空技术。美国的阿波罗登月舱中就曾使用了125个钷147原子灯。用钷制成的荧光物可用于航标灯。
3、钷电池
除此之外,钷-147可用于制造放射性同位素电池,利用钷发出射线产生热量,通过热电偶将热能转化为电能。也可以利用放射线作用于荧光物质产生的荧光照射在硅光电池上而产生电能,这类特殊的电池只有纽扣大小,能持续工作5年之久,是人造卫星上非常需要的体积小、重量轻、寿命长的电源。这种同位素电池,还被用作导弹中的仪器核动力电池,也可作心脏起搏器的电源。
城市实验室首席执行官Peter Cabauy在2014年提交的一项专利,讨论了一种新型的betavoltaic电源设计,其中β粒子来自于钷147,氚或镍63的衰变。该技术基于20世纪70年代初的设计,使用了钷147为心脏起搏器提供动力,并成功完成百例临床试验。
4、农业
钷-147作为纯β放射源是理想的示踪元素。利用其明显的选择性蓄积可研究稀土农业应用的环境安全性。钷-147在土壤中具有强吸附性,而且难以迁移,易于在土壤和底泥中积累,并且在水生生物和陆生食用植物中具有明显的富集性。钷-147在动物体脏器和组织间也呈现不均匀分布,如在骨髓、眼、大脑、心脏和脂肪中残留量较高,表现了明显的选择性蓄积。因此,可以从稀土环境积累影响、“环境优先污染”类似性、动物脏器组织稀土选择性蓄积效应及其天然放射性等方面,来研究稀土农业应用的环境安全性。
5、作为燃料
钷盐燃料是一种从天然钷盐矿物中提取的高比冲、高性能固体推进剂,在未来固体火箭推进技术的发展中具有相当可观的前景。天然钷盐矿物又称黑盐,通常为黑灰色块状固体,无味,质软,易变形。未经纯化的钷盐是一种混合物,含有一部分溶于水的成分,而通常作为钷盐燃料的成分是不溶于水的,因而可通过溶解、过滤对钷盐燃料成分进行提纯。提纯后的钷盐燃料为黑色固体,质稍硬,略带刺激性气味。溶解了钷盐矿物中可溶杂质的溶液通常称为钷盐溶液,作为在制备钷盐燃料的过程中产生的一种副产物,可进一步用于冶金、化工等行业。
相比较其他的稀土元素,钷算是特别的了,因为它是具有放射性的。钷的应用虽少,但是其重要性不言而喻。就拿钷电池来说,其算是核电池的一种,随着清洁、高效能源的推进,我们也将度过那段“谈核色变”的阶段,核能量的应用也会的到大量的普及。而钷这种轻便的,低毒的放射能源将会受到极大的青睐。
钷元素是自然元素还是人造元素?
钷是铀裂变的产物中分离出来的,一直被人们视为人造稀土元素。但是,到了1972年,人们发现天然高品位铀矿如有足够的种子,便可慢慢进行天然的核裂变,从而生成钷,那么钷就不再是人造稀土元素了。

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