Stront-90 - Strontium-90
| Ogólny | |
|---|---|
| Symbol | 90 sr |
| Nazwy | stront-90, Sr-90 |
| Protony | 38 |
| Neutrony | 52 |
| Dane nuklidów | |
| Naturalna obfitość | syn |
| Pół życia | 28,79 lat |
| Produkty rozpadu | 90 Y |
| Tryby zaniku | |
| Tryb zaniku | Energia rozpadu ( MeV ) |
| Rozpad beta | 0,546 |
|
Izotopy strontu Pełna tabela nuklidów | |
Stront-90 (90
Sr
) jest radioaktywnym izotopem strontu wytwarzanym w wyniku rozszczepienia jądrowego o okresie półtrwania 28,8 lat. Ulega β - rozkład w itr-90 , z energią rozpadu od 0,546 MeV. Stront-90 ma zastosowanie w medycynie i przemyśle i jest izotopem wzbudzającym obawy w opadach z broni jądrowej i wypadkach jądrowych .
Radioaktywność
Naturalnie występujący stront jest nieradioaktywny i nietoksyczny na poziomach normalnie występujących w środowisku, ale 90 Sr stanowi zagrożenie radiacyjne. 90 SR ulega p - rozpad o okresie półtrwania od 28.79 lat, a energia rozpadu od 0,546 MeV rozproszonych na elektron , na antyneutrino oraz itru izotopu 90 Y , które z kolei ulegają β - rozpad z okresem półtrwania wynoszącym 64 godzin i energia rozpadu 2,28 MeV rozłożona na elektron, antyneutrino i 90 Zr (cyrkon), który jest stabilny. Zauważ, że 90 Sr/Y jest prawie czystym źródłem cząstek beta ; gamma fotonów emisji z rozpadu 90 Y jest tak rzadko, które normalnie są ignorowane.
90 Sr ma aktywność właściwą 5,21 TBq /g.
| Rekwizyt: Jednostka: |
t ½ ( a ) |
Wydajność ( % ) |
Q * ( keV ) |
βγ * |
|---|---|---|---|---|
| 155 euro | 4,76 | 0,0803 | 252 | βγ |
| 85 kr | 10,76 | 0,2180 | 687 | βγ |
| 113 mln CD | 14,1 | 0,0008 | 316 | β |
| 90 sr | 28,9 | 4,505 | 2826 | β |
| 137 Cs | 30.23 | 6,337 | 1176 | β γ |
| 121m Sn | 43,9 | 0,00005 | 390 | βγ |
| 151 Sm | 88,8 | 0,5314 | 77 | β |
Produkt rozszczepienia
90 Sr jest produktem rozszczepienia jądrowego . Występuje w znacznych ilościach w wypalonym paliwie jądrowym , w odpadach promieniotwórczych z reaktorów jądrowych oraz w opadach jądrowych z prób jądrowych . W przypadku rozszczepienia neutronów termicznych, tak jak w dzisiejszych elektrowniach jądrowych, uzysk produktu rozszczepienia z uranu-235 wynosi 5,7%, z uranu-233 6,6%, ale z plutonu-239 tylko 2,0%.
Odpady nuklearne
Stront-90 zaliczany jest do odpadów wysokoaktywnych. Jego 29-letni okres półtrwania oznacza, że rozpad do znikomych poziomów może zająć setki lat. Narażenie na skażoną wodę i żywność może zwiększać ryzyko białaczki i raka kości .
Remediacja
Glony wykazały selektywność w stosunku do strontu w badaniach, gdzie większość roślin stosowanych w bioremediacji nie wykazała selektywności między wapniem a strontem, często nasycając się wapniem, który jest w większej ilości, a także obecny w odpadach jądrowych.
Naukowcy przyjrzeli się bioakumulacji strontu przez Scenedesmus spinosus ( algi ) w symulowanych ściekach. Badanie wskazuje na wysoce selektywną zdolność biosorpcji strontu S. spinosus, co sugeruje, że może on być odpowiedni do wykorzystania w ściekach jądrowych.
Badanie glonów stawowych Closterium moniliferum przy użyciu stabilnego strontu wykazało, że zmiana stosunku baru do strontu w wodzie poprawia selektywność strontu.
Efekty biologiczne
Aktywność biologiczna
Stront-90 jest " poszukiwaczem kości ", który wykazuje zachowanie biochemiczne podobne do wapnia , kolejnego lżejszego pierwiastka z grupy 2 . Po dostaniu się do organizmu, najczęściej poprzez spożycie ze skażonym pokarmem lub wodą, wydalane jest około 70–80% dawki. Praktycznie cały pozostały stront-90 odkłada się w kościach i szpiku kostnym , a 1% pozostaje we krwi i tkankach miękkich. Jego obecność w kościach może powodować raka kości , raka pobliskich tkanek i białaczkę . Ekspozycja na 90 Sr mogą być badane za pomocą testu biologicznego , najczęściej w moczu .
Biologicznego półtrwania strontu-90 u ludzi różnie opisywano od 14 do 600 dni, 1000 dni, 18 lat, 30 lata, przy górnej granicy 49 lat. Obszerne opublikowane dane dotyczące biologicznego okresu półtrwania są wyjaśnione złożonym metabolizmem strontu w organizmie. Jednak uśredniając wszystkie ścieżki wydalania, całkowity biologiczny okres półtrwania szacuje się na około 18 lat.
Na szybkość eliminacji strontu-90 duży wpływ ma wiek i płeć, ze względu na różnice w metabolizmie kości .
Wraz z izotopami cezu 134 Cs , 137 Cs i izotopem jodu 131 I był jednym z najważniejszych izotopów pod względem wpływu na zdrowie po katastrofie w Czarnobylu . Ponieważ stront wykazuje podobne do wapnia powinowactwo do receptora wyczuwającego wapń w komórkach przytarczyc , zwiększone ryzyko, że likwidatorzy elektrowni w Czarnobylu cierpią na pierwotną nadczynność przytarczyc, można wytłumaczyć wiązaniem strontu-90.
Zastosowania
Radioizotopowe generatory termoelektryczne (RTG)
Rozpad strontu-90 generuje dużą ilość ciepła, 0,95 W / g w postaci czystego metalu strontu lub około 0,256 W / G, strontu, tytanian i jest tańsza w porównaniu z alternatywnym 238 Pu . Jest używany jako źródło ciepła w wielu rosyjskich/radzieckich radioizotopowych generatorach termoelektrycznych , zwykle w postaci tytanianu strontu. Był również używany w amerykańskiej serii RTG "Sentinel".
Zastosowania przemysłowe
90 Sr znajduje zastosowanie w przemyśle jako radioaktywne źródło dla grubościomierzy.
Zastosowania medyczne
90 Sr znajduje szerokie zastosowanie w medycynie jako radioaktywne źródło do powierzchownej radioterapii niektórych nowotworów. Kontrolowane ilości 90 Sr i 89 Sr można stosować w leczeniu raka kości oraz w leczeniu restenozy wieńcowej poprzez brachyterapię naczyniową . Jest również stosowany jako znacznik radioaktywny w medycynie i rolnictwie.
Zastosowania lotnicze
90 Sr jest używany jako metoda inspekcji łopaty w niektórych helikopterach z wydrążonymi dźwigarami łopat, aby wskazać, czy powstało pęknięcie.
90 S. skażenie środowiska
Stront-90 nie jest tak prawdopodobny jak cez-137, który zostanie uwolniony w wyniku awarii reaktora jądrowego, ponieważ jest znacznie mniej lotny, ale jest prawdopodobnie najbardziej niebezpiecznym składnikiem radioaktywnego opadu z broni jądrowej.
Badanie setek tysięcy zębów mlecznych , zebrane przez dr Louise Reiss i jej współpracowników w ramach Baby Tooth Survey , wykazało znaczny wzrost poziomu 90 Sr w latach pięćdziesiątych i wczesnych sześćdziesiątych. Ostateczne wyniki badania wykazały, że dzieci urodzone w St. Louis w stanie Missouri w 1963 r. miały poziom 90 Sr w zębach mlecznych, który był 50 razy wyższy niż u dzieci urodzonych w 1950 r., przed pojawieniem się testów atomowych na dużą skalę. Recenzenci badania przewidzieli, że opad spowoduje zwiększoną zapadalność na choroby u osób, które wchłonęły stront-90 do kości. Jednak nie przeprowadzono żadnych badań kontrolnych u badanych, więc twierdzenie to nie zostało przetestowane.
Artykuł z wstępnymi ustaleniami badania został rozesłany do prezydenta USA Johna F. Kennedy'ego w 1961 roku i pomógł go przekonać do podpisania traktatu o częściowym zakazie prób jądrowych z Wielką Brytanią i Związkiem Radzieckim , kończącego naziemne testy broni jądrowej, które umieściły największe ilości opadu jądrowego do atmosfery.
Czarnobyl katastrofy wydany około 10 PBQ lub około 5% inwentarza rdzenia, stront-90 do otoczenia. Fukushima Daiichi katastrofy mieli od wypadku do 2013 uwolnionego od 0,1 do 1 PBQ strontu-90 w postaci zanieczyszczonej wody chłodzącej do Oceanu Spokojnego .