Технеций-99
 | |
| Общий | |
|---|---|
| Символ | 99 Тс |
| Имена | технеций-99, 99Tc, Tc-99 |
| Протоны ( С ) | 43 |
| Нейтроны ( Н ) | 56 |
| Данные о нуклидах | |
| Природное изобилие | след |
| Период полураспада ( т 1/2 ) | 211 100 ± 1200 лет |
| Вращаться | 9/2+ |
| Избыточная энергия | −87 327,9 ± 0,9 кэВ |
| Энергия связи | 8 613 , 610 ± 0,009 кэВ |
| Продукты распада | 99 Ру |
| Режимы затухания | |
| Режим затухания | Энергия распада ( МэВ ) |
| Бета-распад | 0.2975 |
| Изотопы технеция Полная таблица нуклидов | |
Технеций-99 ( 99 Tc ) представляет собой изотоп технеция , который распадается с периодом полураспада 211 000 лет до стабильного рутения-99 , испуская бета-частицы , но не гамма-лучи. Это наиболее значительный долгоживущий продукт деления урана, производящий наибольшую долю от общего количества долгоживущих радиационных выбросов ядерных отходов . Технеций-99 имеет выход продуктов деления 6,0507% при тепловыми нейтронами делении урана-235 .
Метастабильный технеций-99м ( 99 м Tc) — короткоживущий (период полураспада около 6 часов) ядерный изомер , используемый в ядерной медицине , получаемый из молибдена-99. Он распадается путем изомерного перехода в технеций-99, что является желательной характеристикой, поскольку очень длительный период полураспада и тип распада технеция-99 не налагают дополнительной радиационной нагрузки на организм.
Радиация
[ редактировать ]Слабое бета-излучение останавливается стенками лабораторной посуды. Мягкие рентгеновские лучи испускаются, когда бета-частицы останавливаются, но пока тело находится на расстоянии более 30 см, это не должно вызывать проблем. Основная опасность при работе с технецием — вдыхание пыли; такое радиоактивное загрязнение легких может представлять значительный риск развития рака. [ нужна ссылка ]
Роль в ядерных отходах
[ редактировать ]| Термальный | Быстрый | 14 МэВ | |
|---|---|---|---|
| 232 че | не делящийся | 2.919 ± .076 | 1.953 ± 0.098 |
| 233 В | 5.03 ± 0.14 | 4.85 ± 0.17 | 3.87 ± 0.22 |
| 235 В | 6.132 ± 0.092 | 5.80 ± 0.13 | 5.02 ± 0.13 |
| 238 В | не делящийся | 6.181 ± 0.099 | 5.737 ± 0.040 |
| 239 Мог | 6.185 ± 0.056 | 5.82 ± 0.13 | ? |
| 241 Мог | 5.61 ± 0.25 | 4.1 ± 2.3 | ? |
Из-за высокого выхода деления, относительно длительного периода полураспада и подвижности в окружающей среде технеций-99 является одним из наиболее важных компонентов ядерных отходов. Измеряемое в беккерелях на количество отработавшего топлива, оно является доминирующим источником радиации в период примерно с 10 4 до 10 6 лет после образования ядерных отходов. [2] Следующим продуктом деления с самым коротким периодом жизни является самарий-151 с периодом полураспада 90 лет, хотя у ряда актинидов, образующихся в результате захвата нейтронов, период полураспада находится в промежуточном диапазоне.
Релизы
[ 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 |
| ||||
По оценкам, 160 ТБк (около 250 кг) технеция-99. до 1994 года в результате атмосферных ядерных испытаний в окружающую среду было выброшено [2] Количество технеция-99 в результате гражданской ядерной энергетики, выброшенного в окружающую среду до 1986 года, оценивается примерно в 1000 ТБк (около 1600 кг), главным образом в результате устаревших методов переработки ядерного топлива ; большая часть этого была сброшена в море. В последние годы методы переработки улучшились, чтобы сократить выбросы, но по состоянию на 2005 г. [update] Первичный выброс технеция-99 в окружающую среду произошел на заводе в Селлафилде , который, по оценкам, в 1995–1999 годах выбросил в Ирландское море около 550 ТБк (около 900 кг) . С 2000 года эта сумма была ограничена постановлением до 90 ТБк (около 140 кг) в год. [3]
В окружающей среде
[ редактировать ]Длительный период полураспада технеция-99 и его способность образовывать анионные разновидности делают его (наряду с 129 I ) является серьезной проблемой при рассмотрении вопроса о долгосрочном захоронении высокоактивных радиоактивных отходов . [ нужна ссылка ] Многие из процессов, предназначенных для удаления продуктов деления из среднеактивных технологических потоков на перерабатывающих заводах, предназначены для удаления катионных частиц, таких как цезий (например, 137 С , 134 Cs ) и стронций (например, 90 Сэр ). Следовательно, пертехнетат ускользает в результате этих процессов очистки. Текущие варианты захоронения отдают предпочтение захоронению в геологически стабильной породе. Основная опасность такого подхода заключается в том, что отходы могут вступить в контакт с водой, которая может привести к попаданию радиоактивного загрязнения в окружающую среду. Естественная катионообменная способность почв имеет тенденцию к иммобилизации катионов плутония , урана и цезия . Однако анионообменная способность обычно гораздо меньше, поэтому минералы с меньшей вероятностью и йодид адсорбируют пертехнетат- - анионы , оставляя их подвижными в почве. По этой причине химия технеция в окружающей среде является активной областью исследований.
Выделение технеция-99
[ редактировать ]Было предложено несколько методов выделения технеция-99, включая: кристаллизацию, [4] [5] жидкостно-жидкостная экстракция, [6] [7] [8] методы молекулярного распознавания, [9] волатильность и другие.
В 2012 году кристаллическое соединение борат тория-1 Нотр-Дама (NDTB-1) было представлено исследователями из Университета Нотр-Дам. Его можно адаптировать для безопасного поглощения радиоактивных ионов из потоков ядерных отходов. После захвата радиоактивные ионы можно затем обменять на более заряженные частицы аналогичного размера, перерабатывая материал для повторного использования. Результаты лабораторных исследований с использованием кристаллов NDTB-1 удалили примерно 96 процентов технеция-99. [10] [11]
Трансмутация технеция в стабильный рутений-100.
[ редактировать ]Альтернативный метод утилизации — трансмутация — был продемонстрирован в ЦЕРН для технеция-99. Этот процесс трансмутации бомбардирует технеций ( 99
Tc как металлическая мишень) с нейтронами , образующими короткоживущие 100
Tc (период полураспада 16 секунд), который распадается в результате бета-распада на стабильный рутений ( 100
Ру ). Учитывая относительно высокую рыночную стоимость рутения [12] и особенно нежелательные свойства технеция, этот тип ядерной трансмутации кажется особенно многообещающим.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Кумулятивные выходы деления» . МАГАТЭ . Проверено 18 декабря 2020 г.
- ^ Jump up to: а б К. Ёшихара, «Технеций в окружающей среде» в «Темах современной химии: технеций и рений», том. 176, К. Ёсихара и Т. Омори (ред.), Springer-Verlag, Берлин-Гейдельберг, 1996.
- ^ Тагами, Кейко (2003). «Поведение технеция-99 в земной среде» . Журнал ядерных и радиохимических наук . 4 (1): А1–А8. дои : 10.14494/jnrs2000.4.A1 . ISSN 1345-4749 .
- ^ Се, Жунчжэнь; Чен, Сицзянь; Ван, Ясин; Чжан, Чэнлян; Ван, Шуао (03.05.2021 г.) «99 TcO 4». Селективная кристаллизация с помощью полидентатных бензол-аминогуанидиниевых лигандов». Неорганическая химия . 60 (9): 6463–6471. doi : 10.1021/acs.inorgchem.1c00187 . ISSN 0020-1669 .
- ^ Волков Михаил А.; Новиков Антон П.; Григорьев Михаил С.; Кузнецов Виталий Владимирович; Ситанская Анастасия Владимировна; Белова Елена Владимировна; Афанасьев Андрей Владимирович; Неволин Юрий М.; Герман, Константин Евгеньевич (январь 2023 г.). «Новый препаративный подход к получению более чистых образцов технеция-99 — пертехнетат тетраметиламмония: глубокое понимание и применение кристаллической структуры, растворимости и ее превращения в матрицу нулевой валентности технеция» . Международный журнал молекулярных наук . 24 (3): 2015. doi : 10.3390/ijms24032015 . ISSN 1422-0067 . ПМЦ 9916763 .
- ^ Бюльбулян, С. (1 ноября 1984 г.). «Метилэтилкетоновая экстракция соединений Tc» . Журнал радиоаналитической и ядерной химии . 87 (6): 389–395. дои : 10.1007/BF02166797 . ISSN 1588-2780 .
- ^ Мойр, Д.Л.; Джозеф, DL (июнь 1997 г.). «Определение 99Tc в топливных фильтратах методом экстракционной хроматографии» . Журнал радиоаналитической и ядерной химии . 220 (2): 195–199. дои : 10.1007/bf02034855 . ISSN 0236-5731 .
- ^ Колачиньска, Камила; Самчинский, Збигнев; Дудек, Якуб; Бояновска-Чайка, Анна; Троянович, Марек (июль 2018 г.). «Сравнительное исследование использования Dowex 1 и смолы TEVA для определения 99Tc в пробах окружающей среды и ядерного теплоносителя в системе SIA с обнаружением ICP-MS» . Таланта . 184 : 527–536. дои : 10.1016/j.talanta.2018.03.034 .
- ^ Паучова, Вероника; Ременец, Борис; Дуланска, Сильвия; Матель, Любомир; Прекстова, Мартина (01 августа 2012 г.). «Определение 99Tc в образцах почвы с использованием продукта технологии молекулярного распознавания геля AnaLig® Tc-02» . Журнал радиоаналитической и ядерной химии . 293 (2): 675–677. дои : 10.1007/s10967-012-1710-5 . ISSN 1588-2780 .
- ^ Уильям Дж. Гилрой (20 марта 2012 г.). «Новый метод очистки ядерных отходов» . Наука Дейли .
- ^ Ван, Шуао; Ю, Пин; Кошелек, Брайант А.; Орта, Мэтью Дж.; Диву, Хуан; Кейси, Уильям Х.; Филлипс, Брайан Л.; Алексеев Евгений Владимирович; Депмайер, Вульф; Хоббс, Дэвид Т.; Альбрехт-Шмитт, Томас Э. (2012). «Селективность, кинетика и эффективность обратимого анионного обмена с TcO4- в супертетраэдрическом катионном каркасе». Передовые функциональные материалы . 22 (11): 2241–2250. дои : 10.1002/adfm.201103081 . S2CID 96158262 .
- ^ «Ежедневная цена на металл: график цен на рутений (долл. США/килограмм) за последние 2 года» .