Йод-129
| Общий | |
|---|---|
| Символ | 129 я |
| Имена | йод-129, 129I, I-129 |
| Протоны ( С ) | 53 |
| Нейтроны ( Н ) | 76 |
| Данные о нуклидах | |
| Природное изобилие | След |
| Период полураспада ( т 1/2 ) | 1.57 × 10 7 годы [1] |
| масса изотопа | 128.904984 [2] И |
| Продукты распада | 129 Машина |
| Режимы затухания | |
| Режим затухания | Энергия распада ( МэВ ) |
| б − | 0.189 |
| Изотопы йода Полная таблица нуклидов | |
Йод-129 ( 129 I) представляет собой долгоживущий радиоизотоп йода , который встречается в природе, но также представляет особый интерес для мониторинга и воздействия искусственных продуктов ядерного деления , где он служит как индикатором, так и потенциальным радиологическим загрязнителем.
Формирование и распад
[ редактировать ]| Нуклид | т 1 ⁄ 2 | Урожай | вопрос [а 1] | Выход |
|---|---|---|---|---|
| ( И ) | (%) [а 2] | ( кэВ ) | ||
| 99 Тс | 0.211 | 6.1385 | 294 | б |
| 126 Сн | 0.230 | 0.1084 | 4050 [а 3] | б в |
| 79 Се | 0.327 | 0.0447 | 151 | б |
| 135 Cs | 1.33 | 6.9110 [а 4] | 269 | б |
| 93 Зр | 1.53 | 5.4575 | 91 | Выход |
| 107 ПД | 6.5 | 1.2499 | 33 | б |
| 129 я | 15.7 | 0.8410 | 194 | Выход |
| ||||
129 I — один из семи долгоживущих продуктов деления . В основном он образуется в результате урана и деления плутония в ядерных реакторах . Значительные количества были выброшены в атмосферу в результате испытаний ядерного оружия в 1950-х и 1960-х годах, в результате аварий на ядерных реакторах , а также в результате военной и гражданской переработки отработавшего ядерного топлива. [3]
Он также естественным образом производится в небольших количествах в результате спонтанного деления природного урана , расщепления космическими лучами следовых уровней ксенона в атмосфере и воздействия космических лучей, мюонов поражающих теллур -130. [4] [5]
129 I распадается с периодом полураспада 15,7 миллионов лет, с низкоэнергетическими бета- и гамма- излучениями до стабильного ксенона-129 ( 129 Машина). [6]
Долгоживущий продукт деления
[ редактировать ]129 I — один из семи долгоживущих продуктов деления , которые производятся в значительных количествах. Его выход составляет 0,706% на деление 235 В . [7] Большие пропорции других изотопов йода, таких как 131 Я произведен, но поскольку все они имеют короткий период полураспада, йод в охлажденном отработавшем ядерном топливе состоит примерно на 5/6. 129 I и 1/6 единственного стабильного изотопа йода, 127 Я.
Потому что 129 Я долгоживущ и относительно мобилен в окружающей среде, что имеет особое значение при долговременном обращении с отработавшим ядерным топливом. В глубоком геологическом хранилище непереработанного отработанного топлива. 129 I, вероятно, будет радионуклидом с наибольшим потенциальным воздействием в течение длительного времени.
С 129 У меня скромное поглощения нейтронов сечение — 30 барнов , [8] и относительно не разбавлен другими изотопами того же элемента, его изучают на предмет утилизации путем ядерной трансмутации путем повторного облучения нейтронами. [9] или с помощью мощных лазеров. [10]
| Термальный | Быстрый | 14 МэВ | |
|---|---|---|---|
| 232 че | не делящийся | 0.431 ± 0.089 | 1.68 ± 0.33 |
| 233 В | 1.63 ± 0.26 | 1.73 ± 0.24 | 3.01 ± 0.43 |
| 235 В | 0.706 ± 0.032 | 1.03 ± 0.26 | 1.59 ± 0.18 |
| 238 В | не делящийся | 0.622 ± 0.034 | 1.66 ± 0.19 |
| 239 Мог | 1.407 ± 0.086 | 1.31 ± 0.13 | ? |
| 241 Мог | 1.28 ± 0.36 | 1.67 ± 0.36 | ? |
Выбросы при переработке ядерного топлива
[ редактировать ] | Этот раздел содержит слишком много или слишком длинные цитаты . ( август 2023 г. ) |
Большая часть 129 I, содержащийся в отработавшем топливе, переходит в газовую фазу, когда отработавшее топливо сначала измельчается, а затем растворяется в кипящей азотной кислоте при переработке. [3] По крайней мере, на гражданских заводах по переработке специальные скрубберы должны удерживать 99,5% (или более) йода путем адсорбции. [3] до того, как отработанный воздух будет выпущен в окружающую среду. Однако Северо-восточная радиологическая лаборатория здравоохранения (NERHL) во время измерений на первом гражданском заводе по переработке отходов в США, которым управляла компания Nuclear Fuel Services, Inc. (NFS) в западном Нью-Йорке, обнаружила, что «от 5 до 10% общий 129 «Имеющееся из растворенного топлива» было выпущено в выхлопную трубу. [3] Далее они написали, что «эти значения превышают прогнозируемый выход (таблица 1). Этого и следовало ожидать, поскольку скрубберы йода не работали во время контролируемых циклов растворения». [3]
пунктирная линия: оценка скорости отложения I-129 по увеличению концентрации Кр-85 в атмосфере.
точка-тире: рассчитанное количество осадков от бомбы
треугольники: по данным Cs-137 рассчитаны выпадения I-129.
круги: данные годичных колец Карлсруэ
Северо-восточная радиологическая лаборатория далее заявляет, что из-за ограничений их измерительных систем фактический выброс 129 Возможно, я был даже выше, «поскольку [ 129 I] потери [в результате адсорбции], вероятно, произошли в трубопроводах и воздуховодах между дымовой трубой и пробоотборником». [3] Кроме того, система отбора проб, используемая NERHL, имела барботажную ловушку для измерения содержания трития в пробах газа перед йодной ловушкой. Только после отбора проб NERHL выяснила, что «барботерная ловушка удерживала от 60 до 90% 129 Я пробовал». [3] Они пришли к выводу: «Барботеры, расположенные перед ионообменниками, удаляют большую часть газообразного газа. 129 Я до этого добрался до ионообменного пробоотборника. Способность барботера удалять йод ожидалась, но не в той степени, в которой она имела место». 129 Я доступен из растворенного топлива» [3] не корректируется для этих двух недостатков измерения.
Военная изоляция плутония из отработанного топлива также привела к выбросу 129 Я в атмосферу: «Более 685 000 кюри йода-131 было выброшено из труб сепарационных заводов Хэнфорда за первые три года работы». [11] Как 129 я и 131 У меня очень похожие физические и химические свойства, и в Хэнфорде никакого разделения изотопов не проводилось. 129 Должно быть, меня тоже выпускали туда в больших количествах во время Манхэттенского проекта. Поскольку Хэнфорд перерабатывал «горячее» топливо, облученное в реакторе всего несколькими месяцами ранее, активность выделившегося недолговечного топлива 131 I, время полураспада которого составляло всего 8 дней, было намного выше, чем у долгоживущих 129 I. Однако, хотя все 131 Выпущенный мной во времена Манхэттенского проекта к настоящему времени пришел в упадок, более 99,999% 129 Я все еще в окружающей среде.
Данные ледяной скважины, полученные в Бернском университете на леднике Фишерхорн в Альпийских горах на высоте 3950 м, показывают довольно устойчивый рост 129 Ставка депозита (показана на изображении сплошной линией) зависит от времени. В частности, самые высокие значения, полученные в 1983 и 1984 годах, примерно в шесть раз превышают максимум, измеренный в период испытаний атмосферной бомбы в 1961 году. Такое сильное увеличение после завершения испытаний атмосферной бомбы указывает на то, что переработка ядерного топлива с тех пор является основным источником атмосферного йода-129. Эти измерения продолжались до 1986 года. [12]
Приложения
[ редактировать ]Датирование возраста подземных вод
[ редактировать ]129 I не создается намеренно для каких-либо практических целей. Однако его длительный период полураспада и относительная мобильность в окружающей среде сделали его полезным для различных приложений для датирования. К ним относятся выявление более старых подземных вод на основе количества природных 129 Я (или его 129 продукт распада Xe), а также выявление более молодых подземных вод по усилению антропогенного воздействия. 129 I уровни с 1960-х годов. [13] [14] [15]
Датирование возраста метеорита
[ редактировать ]В 1960 году физик Джон Х. Рейнольдс обнаружил, что некоторые метеориты содержат изотопную аномалию в виде избыточного содержания 129 Ксе. Он предположил, что это, должно быть, продукт распада давно распавшегося радиоактивного вещества. 129 I. Этот изотоп в больших количествах образуется в природе только при взрывах сверхновых . Поскольку период полураспада 129 I сравнительно короток в астрономических терминах, это показало, что между вспышкой сверхновой и моментом, когда метеориты затвердели и захватили звезду, прошло совсем немного времени. 129 I. Предполагалось, что эти два события (сверхновая звезда и затвердевание газового облака) произошли в ранней истории Солнечной системы , поскольку 129 Изотоп I, вероятно, был создан до образования Солнечной системы, но незадолго до этого, и засеял изотопы солнечного газового облака изотопами из второго источника. Этот источник сверхновой мог также вызвать коллапс облака солнечного газа. [16] [17]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ауди, Г.; Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С. (2017). «Оценка ядерных свойств NUBASE2016» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030001. Бибкод : 2017ChPhC..41c0001A . дои : 10.1088/1674-1137/41/3/030001 .
- ^ Ван, М.; Ауди, Г.; Кондев, ФГ; Хуанг, WJ; Наими, С.; Сюй, X. (2017). «Оценка атомной массы AME2016 (II). Таблицы, графики и ссылки» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030003-1–030003-442. дои : 10.1088/1674-1137/41/3/030003 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час «ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДУШНЫХ РАДИОАКТИВНЫХ ВЫХОДОВ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗАВОДА ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА» .
- ^ Эдвардс, Р.Р. (1962). «Йод-129: его появление в природе и его использование в качестве индикатора». Наука . 137 (3533): 851–853. Бибкод : 1962Sci...137..851E . дои : 10.1126/science.137.3533.851 . ПМИД 13889314 . S2CID 38276819 .
- ^ «Радиоактивные вещества, пропавшие с Земли» .
- ^ https://www.nndc.bnl.gov/nudat3/decaysearchdirect.jsp?nuc=129I&unc=nds , Диаграмма нуклидов NNDC, Излучение распада I-129, по состоянию на 7 мая 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б http://www-nds.iaea.org/sgnucdat/c3.htm Кумулятивные выходы деления, МАГАТЭ
- ^ http://www.nndc.bnl.gov/chart/reColor.jsp?newColor=sigg . Архивировано 24 января 2017 г. в Wayback Machine , Диаграмма нуклидов NNDC, поперечное сечение захвата тепловых нейтронов I-129, доступ 16. -Декабрь 2012 г.
- ^ Роулинз, Дж. А.; и др. (1992). «Распределение и трансмутация долгоживущих продуктов деления» . Материалы Международной конференции по обращению с радиоактивными отходами высокого уровня . Лас-Вегас, США. ОСТИ 5788189 .
- ^ Мэгилл, Дж.; Шверер, Х.; Эвальд, Ф.; Гали, Дж.; Шенкель, Р.; Зауэрбрей, Р. (2003). «Лазерная трансмутация йода-129». Прикладная физика Б. 77 (4): 387–390. Бибкод : 2003ApPhB..77..387M . дои : 10.1007/s00340-003-1306-4 . S2CID 121743855 .
- ^ Гроссман, Дэниел (1 января 1994 г.). «Хэнфорд и его ранние радиоактивные выбросы в атмосферу». Тихоокеанский северо-западный ежеквартальный журнал . 85 (1): 6–14. дои : 10.2307/3571805 . JSTOR 40491426 . ПМИД 4157487 .
- ^ Ф. Стампфли: Ионно-хроматографический анализ образцов льда из высокогорного альпийского ледника. Лицензиатская диссертация, Инт. анальная и физическая химия, Бернский университет, 1989.
- ^ Уотсон, Дж. Трок; Роу, Дэвид К.; Селенков, Герберт А. (1 января 1965 г.). «Йод-129 как «нерадиоактивный» индикатор». Радиационные исследования . 26 (1): 159–163. Бибкод : 1965РадР...26..159Вт . дои : 10.2307/3571805 . JSTOR 3571805 . ПМИД 4157487 .
- ^ Санчи, П.; и др. (1998). " 129 Йод: новый индикатор взаимодействия поверхностных и грунтовых вод» (PDF) . Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса . OSTI 7280 .
- ^ Снайдер, Г.; Фабрика-Мартин, Дж. (2007). «I-129 и Cl-36 в разбавленных углеводородных водах: морско-космогенные, пластовые и антропогенные источники». Прикладная геохимия . 22 (3): 692–714. Бибкод : 2007ApGC...22..692S . doi : 10.1016/j.apgeochem.2006.12.011 .
- ^ Клейтон, Дональд Д. (1983). Принципы звездной эволюции и нуклеосинтеза (2-е изд.). Издательство Чикагского университета. стр. 75 . ISBN 978-0226109534 .
- ^ Болт, бакалавр; Паккард, RE; Прайс, ПБ (2007). «Джон Х. Рейнольдс, Физика: Беркли» . Калифорнийский университет в Беркли . Проверено 1 октября 2007 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Снайдер, GT; Фабрика-Мартин, JT (2007). «129I и 36Cl в разбавленных углеводородных водах: морско-космогенные, пластовые и антропогенные источники». Прикладная геохимия . 22 (3): 692. Бибкод : 2007ApGC...22..692S . doi : 10.1016/j.apgeochem.2006.12.011 .
- Снайдер, Г.; Фен, У. (2004). «Глобальное распределение 129I в реках и озерах: последствия для круговорота йода в поверхностных водоемах». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел B: Взаимодействие пучков с материалами и атомами . 223–224: 579–586. Бибкод : 2004NIMPB.223..579S . дои : 10.1016/j.nimb.2004.04.107 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Информационный бюллетень АНЛ
- Мониторинг йода-129 в пробах воздуха и молока, собранных вблизи объекта в Хэнфорде: исследование исторических данных мониторинга йода
- Исследования природных и антропогенных изотопов йода: распределение и круговорот йода в глобальной окружающей среде
- Некоторые публикации, использующие 129 I Данные IsoTrace, 1997–2002 гг., Архивировано 19 января 2014 г. на Wayback Machine.