貴金属の合成

貴金属の合成には、原子炉または粒子加速器を使用してこれらの元素を生成する必要があります。

ルテニウムとロジウムは、ウランの核分裂から生じる核分裂生成物のわずかな割合として生成される貴金属です。核分裂によって生成されるこれらの元素の放射性同位体の半減期は、ルテニウムで最長373.59日、ロジウムで最長45日です^{[説明が必要]}。これにより、使用済み核燃料から非放射性同位体を数年間保管すれば抽出が可能になりますが、使用前に抽出物に微量の他の元素の放射能が含まれていないか確認する必要があります。^[1]

²³⁵ Uの核分裂生成物 1 キログラムには、半減期が 1 日を超えるルテニウム同位体が 63.44 グラム含まれます。一般的な使用済み核燃料には約 3% の核分裂生成物が含まれるため、使用済み燃料 1 トンには約 1.9 kg のルテニウムが含まれます。¹⁰³ Ru と¹⁰⁶ Ru により、核分裂ルテニウムは非常に放射性になります。核分裂が瞬時に起こる場合、こうして生成されたルテニウムは、¹⁰³ Ru により109 TBq g ⁻¹、¹⁰⁶ Ru により1.52 TBq g ⁻¹の放射能を持ちます。¹⁰³ Ru の半減期は約 39 日であるため、再処理が行われる前に、 390 日以内にロジウムの唯一の安定同位体である^{103 Rh に実質的に崩壊します。 106} Ruの半減期は約373日です。つまり、燃料を再処理する前に5年間冷却すると、元の量の約3％しか残らず、残りは崩壊します。^[1]比較すると、天然カリウム（天然に存在するカリウムによる）の放射能は、⁴⁰
K）は1グラムあたり約30Bqである。 ^[2]

使用済み核燃料からロジウムを抽出することは可能です。235 Uの^核分裂生成物1kgには13.3グラムの¹⁰³ Rhが含まれています。重量の3%が核分裂生成物の場合、使用済み燃料1トンには約400グラムのロジウムが含まれます。ロジウムの最も長寿命な放射性同位体は半減期が2.9年の^102m Rhで、基底状態（¹⁰² Rh）の半減期は207日です。^[1]

核分裂ロジウム 1 キログラムには、6.62 ng の¹⁰² Rh と 3.68 ng の^102m Rh が含まれます。102 Rh はベータ崩壊により¹⁰² Ru ⁽ 80%) (陽電子放出がいくらか発生します) または¹⁰² Pd (20%) (約 500 keV のガンマ線光子がいくらか発生します)に崩壊し、励起状態はベータ崩壊 (電子捕獲) により¹⁰² Ru (約 1 MeV のガンマ線光子がいくらか発生します) に崩壊します。核分裂が瞬時に発生する場合、13.3 グラムのロジウムには 67.1 MBq (1.81 mCi) の¹⁰² Rh と 10.8 MBq (291 μCi) の^102m Rh が含まれます。通常、使用済み核燃料は再処理する前に約5年間放置されるため、この放射能の多くは減衰し、4.7 MBqの¹⁰² Rhと5.0 MBqの^102m Rhが残ります。ロジウム金属を核分裂後20年間放置すると、13.3グラムのロジウム金属には1.3 kBqの¹⁰² Rhと500 kBqの^102m Rhが含まれることになります。ロジウムはこれらの貴金属の中で最も高価ですが（2022年には44万ドル/kg ^[3]）、ロジウムを他の金属から分離するコストを考慮する必要があります^{が、最近の高価格は検討の余地があるかもしれませ}ん。^{[1 ]}

金の人工生産、すなわちクリソポエイアは、錬金術の伝統的な目的である。このような変換は粒子加速器や原子炉で可能であるが、生産コストは金の市場価格の1兆倍と推定されている。安定した金同位体は¹⁹⁷ Auのみであるため、使用可能な金を生産するには、核反応によってこの同位体を生成する必要がある。^[4]

1941年に中性子照射によって水銀から金が合成されたが、生成された金の同位体はすべて放射性であった。^[5] 1924年にドイツの科学者アドルフ・ミーテが同じ成果を報告したが、世界中で何度も再現が試みられた後、実験ミスとみなされた。^{[6] [7] [8]}

1980年、グレン・シーボーグはローレンス・バークレー研究所で数千のビスマス原子を金に変換した。彼の実験技術はビスマス原子から陽子と中性子を除去することができた。シーボーグの技術は金の日常的な製造を可能にするにはあまりにも高価すぎたが、彼の研究は神話の賢者の石の側面を模倣するのにこれまでで最も近いものであった。^{[9] [10]}

• 核変換

• 核破砕中性子源
• マーキュリー 197
• 水銀197は金197に崩壊する
• Kolarik, Zdenek; Renard, Edouard V. (2003). 「使用済み核燃料からの価値ある核分裂白金族元素の回収。パート I パート I: 一般的な考慮事項と基礎化学」( PDF)。Platinum Metals Review。47 ( 2): 74–87。doi : 10.1595 /003214003X4727487。2011-06-09にオリジナル(PDF)からアーカイブ。
• Kolarik, Zdenek; Renard, Edouard V. (2003). 「使用済み核燃料からの価値ある核分裂白金族元素の回収。パート II: 分離プロセス」( PDF)。Platinum Metals Review。47 (2): 123–131。doi : 10.1595 /003214003X473123131。2011-06-09にオリジナル (PDF) からアーカイブ。
• Kolarik , Zdenek; Renard, Edouard V. (2005). 「産業における核分裂白金族元素の潜在的応用」。Platinum Metals Review。49 ( 2): 79。doi : 10.1595/147106705X35263。