19.9: 核変換
核変換とは、ある核種を別の核種に変換することです。核変換は、原子核の放射性壊変や、原子核と他の粒子との反応によって起こることがあります。最初の人工核は、1919年にアーネスト・ラザフォードの実験室で、ある種の原子核に他の原子核や中性子を衝突させる核変換反応によって作られました。ラザフォードは、窒素14原子に天然の放射性同位元素ラジウムの高速α粒子をぶつけ、反応によって陽子が放出されるのを観察しました。生成された原子核は、1925年にパトリック・ブラケットによって酸素-17と同定されました。
核変換反応に必要な運動エネルギーを得るためには、「加速器」と呼ばれる装置を利用します。これらの装置は、磁場や電場を利用して核粒子の速度を高めます。すべての加速器では、気体の分子との衝突を避けるために、粒子の移動経路を真空中に保ちます。核変換反応に中性子が必要な場合は、通常、放射性崩壊反応や原子炉内で起こるさまざまな核反応から得られます。
これまでに多くの人工元素が合成されて単離されたが、中には自然の核変換反応によって大規模に作られるものもあります。92番元素（ウラン）以降の元素を超ウラン元素と呼びます。これらの元素はすべて核変換反応によって発見されたが、93番元素のネプツニウムと94番元素のプルトニウムは、その後自然界でウランの崩壊生成物として発見されました。
ネプツニウム-239は、ウラン-238に中性子を照射して作られました。この反応により、半減期23.5分の不安定なウラン-239が生成され、ネプツニウム-239に崩壊します。ネプツニウム-239も半減期2.36日の放射性物質であり、プルトニウム-239に崩壊します。
プルトニウムは現在、ほとんどが原子炉内でウランが崩壊する際の副産物として生成されます。U-235が崩壊する際に放出される中性子の一部は、U-238の原子核と結合してウラン-239となり、これが β− 崩壊してネプツニウム-239となり、さらに β− 崩壊してプルトニウム-239となります。
核医学は、ある種類の原子が別の種類の原子に変換する能力を活用する医学の一分野です。現在、数十種類の元素の放射性同位体が医療用に使用されています。放射性同位元素の崩壊によって生じる放射線は、さまざまな臓器や体の一部を撮影したり、治療したりするために使用されます。
上記の文章は以下から引用しました。 Openstax, Chemistry 2e, Section 21.4: Transmutation and Nuclear Energy.
