Стронций-90
 Испытательный источник стронция-90 в олове | |
| Общий | |
|---|---|
| Символ | 90 старший |
| Имена | стронций-90, 90Sr, Sr-90 |
| Протоны ( С ) | 38 |
| Нейтроны ( Н ) | 52 |
| Данные о нуклидах | |
| Природное изобилие | его |
| Период полураспада ( т 1/2 ) | 28,79 лет |
| масса изотопа | 89.9077279(16) [1] И |
| Продукты распада | 90 И |
| Режимы затухания | |
| Режим затухания | Энергия распада ( МэВ ) |
| Бета-распад | 0.546 |
| Изотопы стронция Полная таблица нуклидов | |
Стронций-90 ( 90
старший
) — радиоактивный изотоп стронция, образующийся в результате ядерного деления , с периодом полураспада 28,8 лет. Он подвергается β − распад на иттрий-90 с энергией распада 0,546 МэВ. [2] Стронций-90 находит применение в медицине и промышленности и является изотопом опасным , образующимся в результате радиоактивных осадков , испытаний ядерного оружия и ядерных аварий . [3]
Радиоактивность
[ редактировать ]Встречающийся в природе стронций нерадиоактивен и нетоксичен в количествах, обычно встречающихся в окружающей среде. 90 Sr представляет радиационную опасность. [4] 90 Sr подвергается β − распад с периодом полураспада 28,79 лет и энергией распада 0,546 МэВ, распределенной по электрону , антинейтрино и иттрия . изотопу 90 Y , который, в свою очередь, подвергается β − распад с периодом полураспада 64 часа и энергией распада 2,28 МэВ, распределенной по электрону, антинейтрино и 90 Zr (цирконий), который стабилен. [5] Обратите внимание, что 90 Sr/Y представляет собой практически чистый источник бета-частиц ; испускание гамма -фотонов в результате распада 90 Y встречается настолько редко, что его обычно можно игнорировать.
90 Sr имеет удельную активность 5,21 ТБк /г. [6]
| t ½ ( год ) | Урожай ( % ) | вопрос ( кэВ ) | Выход | |
|---|---|---|---|---|
| 155 Евросоюз | 4.76 | 0.0803 | 252 | Выход |
| 85 НОК | 10.76 | 0.2180 | 687 | Выход |
| 113 м компакт-диск | 14.1 | 0.0008 | 316 | б |
| 90 старший | 28.9 | 4.505 | 2826 | б |
| 137 Cs | 30.23 | 6.337 | 1176 | б с |
| 121 м Сн | 43.9 | 0.00005 | 390 | Выход |
| 151 см | 88.8 | 0.5314 | 77 | б |
Продукт деления
[ редактировать ]90 Sr является продуктом ядерного деления . Он присутствует в значительных количествах в отработавшем ядерном топливе , радиоактивных отходах ядерных реакторов и в ядерных осадках в результате ядерных испытаний .При делении на тепловых нейтронах , как на современных атомных электростанциях, выход продуктов деления урана -235 составляет 5,7%, урана-233 - 6,6%, а плутония-239 - только 2,0%. [7]
Ядерные отходы
[ редактировать ]Стронций-90 отнесен к высокоактивным отходам. Его 29-летний период полураспада означает, что для его распада до незначительного уровня могут потребоваться сотни лет. Воздействие загрязненной воды и продуктов питания может увеличить риск развития лейкемии и рака костей . [8] Сообщается, что тысячи капсул радиоактивного стронция, содержащего миллионы кюри, хранятся на объекте инкапсуляции и хранения отходов Хэнфордского полигона. [9]
Исправление
[ редактировать ]Водоросли продемонстрировали селективность в отношении стронция в исследованиях, в которых большинство растений, используемых в биоремедиации, не проявили селективности между кальцием и стронцием, часто насыщаясь кальцием, которого больше в количестве и который также присутствует в ядерных отходах. [8]
Исследователи изучили биоаккумуляцию Scenedesmus spinosus в смоделированных стронция водорослями сточных водах. обладает высокой селективной способностью к биосорбции стронция В исследовании утверждается, что S. spinosus , что позволяет предположить, что он может быть пригоден для использования ядерных сточных вод. [10]
Исследование прудовой водоросли Closterium moniliferum с использованием стабильного стронция показало, что изменение соотношения бария и стронция в воде улучшает селективность стронция. [8]
Биологические эффекты
[ редактировать ]Биологическая активность
[ редактировать ]Стронций-90 – это « искатель костей », который проявляет биохимическое поведение, подобное кальцию , следующему более легкому элементу 2-й группы . [4] [11] При попадании в организм, чаще всего при приеме внутрь с зараженной пищей или водой, из организма выводится около 70–80% дозы. [3] Практически весь оставшийся стронций-90 откладывается в костях и костном мозге , а оставшийся 1% остается в крови и мягких тканях. [3] Его присутствие в костях может вызвать рак костей , рак близлежащих тканей и лейкемию . [12] Контакт с 90 Sr можно проверить с помощью биоанализа , чаще всего с помощью анализа мочи . [4]
По разным оценкам, биологический период полураспада стронция-90 у человека составляет от 14 до 600 дней. [13] [14] 1000 дней, [15] 18 лет, [16] 30 лет [17] и, по верхнему пределу, 49 лет. [18] Широко разброс опубликованных значений биологического периода полураспада объясняется сложным метаболизмом стронция в организме. Однако, если усреднить все пути выведения, общий биологический период полураспада оценивается примерно в 18 лет. [19]
Скорость выведения стронция-90 сильно зависит от возраста и пола из-за различий в костном метаболизме . [20]
Вместе с изотопами цезия 134 Cs и 137 Cs и изотоп йода 131 Во-первых , это был один из наиболее важных изотопов с точки зрения воздействия на здоровье после чернобыльской катастрофы .Поскольку стронций имеет сходство с кальций-чувствительным рецептором клеток паращитовидной железы , аналогичное сродству кальция, повышенный риск у ликвидаторов Чернобыльской первичного развития гиперпаратиреоза АЭС можно объяснить связыванием стронция-90. [21]
Использование
[ редактировать ]Радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РТГ)
[ редактировать ]Радиоактивный распад стронция-90 выделяет значительное количество тепла: 0,95 Вт/г в виде чистого металлического стронция или примерно 0,460 Вт/г в виде титаната стронция. [22] и дешевле альтернативы 238 Пу . Он используется в качестве источника тепла во многих российских/советских радиоизотопных термоэлектрических генераторах , обычно в форме титаната стронция. [23] Он также использовался в американской серии ритэгов Sentinel. [24] Стартап-компания Zeno Power разрабатывает РИТЭГи, использующие стронций-90 от Министерства обороны США , и планирует выпустить продукт к 2026 году. [25]
Промышленное применение
[ редактировать ]90 Sr находит применение в промышленности в качестве радиоактивного источника для толщиномеров. [3]
Медицинские применения
[ редактировать ]90 Сэр находит широкое применение в медицине в качестве радиоактивного источника для поверхностной лучевой терапии некоторых видов рака. Контролируемые количества 90 старший и 89 Sr может быть использован для лечения рака костей , а также для лечения коронарного рестеноза посредством сосудистой брахитерапии . Он также используется в качестве радиоактивного индикатора в медицине и сельском хозяйстве. [3]
Аэрокосмические приложения
[ редактировать ]90 Sr используется в качестве метода проверки лопастей на некоторых вертолетах с полыми лонжеронами лопастей, чтобы определить, образовалась ли трещина. [26]
Радиационная война
[ редактировать ]В апреле 1943 года Энрико Ферми предложил Роберту Оппенгеймеру возможность использования радиоактивных побочных продуктов обогащения для заражения немецких продуктов питания. В основе лежали опасения, что немецкий проект атомной бомбы уже находился на продвинутой стадии, и Ферми в то время также скептически относился к тому, что атомную бомбу можно будет разработать достаточно быстро. Оппенгеймер обсудил это предложение с Эдвардом Теллером , который предложил использовать стронций-90. Джеймс Брайант Конант и Лесли Р. Гроувс также были проинформированы, но Оппенгеймер хотел приступить к реализации плана только в том случае, если с помощью оружия можно будет заразить достаточно еды, чтобы убить полмиллиона человек. [27]
90 Загрязнение Sr в окружающей среде
[ редактировать ]Выброс стронция-90 в результате аварии на ядерном реакторе менее вероятен, чем цезия-137 , поскольку он гораздо менее летуч, но, вероятно, является наиболее опасным компонентом радиоактивных осадков от ядерного оружия. [28]
Исследование сотен тысяч молочных зубов , собранное доктором Луизой Рейсс и ее коллегами в рамках исследования детских зубов , выявило значительное увеличение 90 Уровень Sr в 1950-х и начале 1960-х годов. Окончательные результаты исследования показали, что дети, родившиеся в Сент-Луисе, штат Миссури , в 1963 году, имели уровень 90 Sr в их молочных зубах, что было в 50 раз выше, чем у детей, родившихся в 1950 году, до появления крупномасштабных атомных испытаний. Рецензенты исследования предсказали, что осадки приведут к увеличению заболеваемости у тех, кто впитал стронций-90 в свои кости. [29] Однако никаких последующих исследований с участием испытуемых не проводилось, поэтому утверждение не проверено.
Статья с первоначальными результатами исследования была направлена президенту США Джону Ф. Кеннеди в 1961 году и помогла ему подписать Договор о частичном запрещении ядерных испытаний с Соединенным Королевством и Советским Союзом , положивший конец наземным испытаниям ядерного оружия , положившим конец наибольшее количество ядерных осадков в атмосферу. [30]
Чернобыльская катастрофа выбросила в окружающую среду примерно 10 ПБк , или около 5% основного запаса стронция-90. [31] В результате катастрофы в Кыштыме в окружающую среду попал стронций-90 и другие радиоактивные материалы. По оценкам, произошел выброс 20 МКи (800 ПБк) радиоактивности. В результате катастрофы на Фукусиме-1 было выброшено от 0,1 до 1 ПБк стронция-90 в виде загрязненной охлаждающей воды с момента аварии до 2013 года в Тихий океан . [32]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ван, Мэн; Хуанг, WJ; Кондев, ФГ; Ауди, Г.; Наими, С. (2021). «Оценка атомной массы AME 2020 (II). Таблицы, графики и ссылки». Китайская физика C . 45 (3): 030003. doi : 10.1088/1674-1137/abddaf .
- ^ «Таблица данных о распаде изотопов» . Лундский университет . Архивировано из оригинала 18 мая 2023 года . Проверено 13 октября 2014 г.
- ^ Jump up to: а б с д и «Стронций | Радиационная защита | Агентство по охране окружающей среды США» . Агентство по охране окружающей среды . 24 апреля 2012 года. Архивировано из оригинала 11 мая 2012 года . Проверено 18 июня 2012 г.
- ^ Jump up to: а б с ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ СТРОНЦИЯ (PDF) , Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний, апрель 2004 г., заархивировано (PDF) из оригинала 7 мая 2021 г. , получено 13 октября 2014 г.
- ^ Данные о распаде из Национального центра ядерных данных. Архивировано 1 октября 2018 года в Wayback Machine в Брукхейвенской национальной лаборатории в США.
- ^ Делакруа, Д.; Герр, JP; Леблан, П.; Хикман, К. (2002). Справочник данных по радионуклидам и радиационной защите, 2002 г. (2-е изд.). Издательство ядерных технологий. ISBN 978-1-870965-87-3 .
- ^ «Живая диаграмма - Таблица нуклидов - Данные о структуре ядра и распаде» . МАГАТЭ. Архивировано из оригинала 23 марта 2019 года . Проверено 13 октября 2014 г.
- ^ Jump up to: а б с Потера, Кэрол (2011). «ОПАСНЫЕ ОТХОДЫ: Прудовые водоросли, секвестрирующие стронций-90» . Перспектива здоровья окружающей среды . 119 (6): А244. дои : 10.1289/ehp.119-a244 . ПМК 3114833 . ПМИД 21628117 .
- ^ https://www.energy.gov/sites/prod/files/2014/04/f14/OAS-L-14-04.pdf . Архивировано 10 октября 2023 г. в Wayback Machine «Долгосрочное хранение цезия иСтронций на Хэнфордской площадке» Отчет генерального инспектора № OAS-L-14-04. Март 2014 г.
- ^ Лю, Минсюэ; Донг, Фацинь; Канг, Ву; Сунь, Шийонг; Вэй, Хунфу; Чжан, Вэй; Не, Сяоцинь; Го, Ютин; Хуан, Тин; Лю, Юаньюань (2014). «Биосорбция стронция из моделируемых ядерных сточных вод Scenedesmus spinosus в условиях культивирования: процессы и модели адсорбции и биоаккумуляции» . Int J Environ Res Public Health . 11 (6): 6099–6118. дои : 10.3390/ijerph110606099 . ПМК 4078568 . ПМИД 24919131 .
- ^ «NRC: Глоссарий — Искатель костей» . Комиссия по ядерному регулированию США . 7 мая 2014 г. Архивировано из оригинала 1 апреля 2019 г. . Проверено 13 октября 2014 г.
- ^ «СТРОНЦИЙ-90» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 22 мая 2023 года . Проверено 14 декабря 2020 г.
- ^ Тиллер, Б.Л. (2001), «4.5 Наблюдение за рыбой и дикой природой» (PDF) , Экологический отчет Хэнфордского участка за 2001 год , Министерство энергетики, заархивировано из оригинала (PDF) 11 мая 2013 г. , получено 14 января 2014 г.
- ^ Драйвер, CJ (1994), Обзор литературы по экотоксичности отдельных загрязнителей территории Хэнфорда (PDF) , DOE, doi : 10.2172/10136486 , заархивировано из оригинала 22 октября 2021 г. , получено 14 января 2014 г.
- ^ «Экология пресной воды и влияние человека» . Зона IV Энвиротон. Архивировано из оригинала 1 января 2014 года . Проверено 14 января 2014 г.
- ^ «Радиоизотопы, которые могут повлиять на пищевые ресурсы» (PDF) . Эпидемиология, здравоохранение и социальные службы, штат Аляска. Архивировано (PDF) из оригинала 21 августа 2014 года . Проверено 14 января 2014 г.
- ^ «Информационный бюллетень о здоровье человека: стронций» (PDF) . Аргоннская национальная лаборатория. Октябрь 2001 г. Архивировано (PDF) из оригинала 24 января 2014 г. Проверено 14 января 2014 г.
- ^ «Биологический период полураспада» . Гиперфизика. Архивировано из оригинала 14 декабря 2021 года . Проверено 14 января 2014 г.
- ^ Гласстоун, Сэмюэл; Долан, Филип Дж. (1977). «XII: Биологические эффекты» (PDF) . Последствия ядерного оружия . п. 605. Архивировано (PDF) из оригинала 10 марта 2023 года . Проверено 14 января 2014 г.
- ^ Шагина, Н.Б.; Бугров, Н.Г.; Дегтева, МО; Кожеров, В.П.; Толстых, Е.И. (2006). «Применение метода подсчета всего тела in vivo для изучения метаболизма стронция и реконструкции внутренней дозы для населения реки Теча» . Физический журнал: серия конференций . 41 (1): 433–440. Бибкод : 2006JPhCS..41..433S . дои : 10.1088/1742-6596/41/1/048 . ISSN 1742-6588 .
- ^ Бём Б.О., Розингер С., Белый Д., Дитрих Дж.В. (август 2011 г.). «Паращитовидная железа как мишень радиационного поражения» . Медицинский журнал Новой Англии . 365 (7): 676–678. дои : 10.1056/NEJMc1104982 . ПМИД 21848480 .
- ^ Харрис, Дейл; Эпштейн, Джозеф (1968). Свойства некоторых радиоизотопов . НАСА (Отчет). 19680020487. Архивировано из оригинала 15 мая 2023 года . Проверено 15 мая 2023 г.
- ^ Стэндринг, WJF; Селнес, О.Г.; Сневе, М; Финн, IE; Хоссейни, А; Амундсен, я; Странд, П. (2005), Оценка последствий вывода из эксплуатации радиоизотопных тепловых генераторов (РТГ) для окружающей среды, здоровья и безопасности на северо-западе России (PDF) , Остерос: Норвежское управление радиационной защиты , заархивировано из оригинала (PDF) 3 марта 2016 г. , получено 14 января 2014 г.
- ^ «Источники энергии для удаленных арктических применений» (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: Конгресс США, Управление оценки технологий. Июнь 1994 г. ОТА-BP-ETI-129. Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 года . Проверено 19 октября 2012 г.
- ^ «Сила Зенона» . Зенон Пауэр . Архивировано из оригинала 2 марта 2024 года . Проверено 2 марта 2024 г.
- ^ «Беспроводная система мониторинга блейдов и процесс» . Архивировано из оригинала 17 апреля 2021 года . Проверено 31 мая 2018 г.
- ^ Роудс, Ричард (2012). Создание атомной бомбы . Саймон и Шустер . стр. 510 и далее. ISBN 978-1-4711-1123-5 . OCLC 1096260191 .
- ^ «Осколки ядерного деления» . Гиперфизика. Архивировано из оригинала 15 июня 2012 года . Проверено 18 июня 2012 г.
- ^ Шнайр, Вальтер (25 апреля 1959 г.). «Стронций-90 у детей США». Нация . 188 (17): 355–357.
- ^ Хевеси, Деннис. «Доктор Луиза Рейсс, которая помогла запретить атомные испытания, умерла в возрасте 90 лет». Архивировано 19 апреля 2019 года в Wayback Machine , The New York Times , 10 января 2011 года. По состоянию на 10 января 2011 года.
- ^ «II: Выброс, рассеяние и отложение радионуклидов» , Чернобыль: Оценка радиологического воздействия и воздействия на здоровье (PDF) , АЯЭ , 2002 г., заархивировано (PDF) из оригинала 22 июня 2015 г. , получено 13 октября 2014 г.
- ^ Повинец, ПП; Аояма, М.; Биддульф, Д.; и др. (2013). «Цезий, йод и тритий в водах северо-западной части Тихого океана – сравнение воздействия Фукусимы с глобальными выпадениями осадков» . Биогеонауки . 10 (8): 5481–5496. Бибкод : 2013BGeo...10.5481P . дои : 10.5194/bg-10-5481-2013 . hdl : 1912/6245 . ISSN 1726-4189 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «Стронций радиоактивный» . Банк данных об опасных веществах (HSDB) . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 15 мая 2023 г.