Стронций-90 (90
Sr
) представляет собой радиоактивный изотоп стронция, образующийся при делении ядер , с периодом полураспада 28,8 года. Он подвергается β - распад в иттрий-90 , с энергией распада от 0,546 МэВ. [1] Стронций-90 имеет применение в медицине и промышленности и является изотопом озабоченности в выпадениях от ядерного оружия и ядерных аварий . [2]
Общий | |
---|---|
Символ | 90 Sr |
Имена | стронций-90, Sr-90 |
Протоны | 38 |
Нейтронов | 52 |
Данные о нуклидах | |
Природное изобилие | син |
Период полураспада | 28,79 года |
Продукты распада | 90 Y |
Режимы распада | |
Режим распада | Энергия распада ( МэВ ) |
Бета-распад | 0,546 |
Изотопы стронция Полная таблица нуклидов |
Радиоактивность
Встречающийся в природе стронций не радиоактивен и нетоксичен на уровнях, обычно встречающихся в окружающей среде, но 90 Sr представляет собой радиационную опасность. [3] 90 Sr претерпевает β - распад с периодом полураспада 28,79 лет и энергией распада 0,546 МэВ, распределяемый между электроном , антинейтрино и изотопом иттрия 90 Y , который, в свою очередь, подвергается β - распаду с половиной энергии. срок службы 64 часа и энергия распада 2,28 МэВ, распределенная на электрон, антинейтрино и 90 Zr (цирконий), который является стабильным. [4] Обратите внимание, что 90 Sr / Y - почти чистый источник бета-частиц ; гамма - фотонов излучения от распада 90 Y настолько редко , что обычно можно пренебречь.
90 Sr имеет удельную активность 5,21 ТБк / г. [5]
Реквизит: Единица: | t ½ ( а ) | Доходность ( % ) | Q * ( кэВ ) | βγ * |
---|---|---|---|---|
155 евро | 4,76 | 0,0803 | 252 | βγ |
85 кр | 10,76 | 0,2180 | 687 | βγ |
113м кд | 14.1 | 0,0008 | 316 | β |
90 Sr | 28,9 | 4,505 | 2826 | β |
137 Cs | 30,23 | 6,337 | 1176 | β γ |
121 м Sn | 43,9 | 0,00005 | 390 | βγ |
151 см | 88,8 | 0,5314 | 77 | β |
Продукт деления
90 Sr является продуктом ядерного деления . Он присутствует в значительном количестве в отработавшего ядерного топлива и радиоактивных отходов из ядерных реакторов и ядерных осадков от ядерных испытаний . При делении тепловыми нейтронами, как на сегодняшних атомных электростанциях, выход продуктов деления из U-235 составляет 5,7%, из U-233 - 6,6%, а из Pu-239 - только 2,0%. [6]
Ядерные отходы
Стронций-90 относится к высокоактивным отходам. Период полураспада длинный, около 30 лет. Чтобы распасться до незначительного уровня, могут потребоваться сотни лет. Воздействие загрязненной воды и продуктов питания может увеличить риск лейкемии и рака костей . [7]
Исправление
Водоросли показали селективность по стронцию в исследованиях, где большинство растений, используемых для биоремедиации , не показали селективности между кальцием и стронцием, часто насыщаясь кальцием, который больше по количеству и также присутствует в ядерных отходах. [7]
Исследователи смотрели на бионакоплении стронция по Зсепейезтизам Остистого ( водоросли ) в моделируемых сточных вод. В исследовании утверждается, что стронций S. spinosus обладает высокой избирательной биосорбционной способностью, что позволяет предположить, что он может быть пригоден для использования ядерных сточных вод. [8]
Изучение водорослей Closterium moniliferum с использованием нерадиоактивного стронция показало, что изменение отношения бария к стронцию в воде улучшает селективность по стронцию. [7]
Биологические эффекты
Биологическая активность
Стронций-90 - это « искатель костей », который проявляет биохимическое поведение, подобное кальцию , следующему более легкому элементу группы 2 . [3] [9] После попадания в организм, чаще всего при приеме внутрь с зараженной пищей или водой, около 70–80% дозы выводится из организма. [2] Практически весь оставшийся стронций-90 откладывается в костях и костном мозге , а оставшийся 1% остается в крови и мягких тканях. [2] Его присутствие в костях может вызвать рак костей , рак близлежащих тканей и лейкоз . [10] Воздействие 90 Sr можно проверить с помощью биоанализа , чаще всего с помощью анализа мочи . [3]
Биологический период полураспада стронция-90 в организме человека различно было сообщено как от 14 до 600 дней, [11] [12] 1000 дней, [13] 18 лет, [14] 30 лет [15] и в верхней предел, 49 лет. [16] Широко распространенные опубликованные цифры биологического периода полураспада объясняются сложным метаболизмом стронция в организме. Однако при усреднении всех путей выведения общий биологический период полураспада оценивается примерно в 18 лет. [17]
Скорость выведения стронция-90 сильно зависит от возраста и пола из-за различий в метаболизме костей . [18]
Вместе с изотопами цезия 134 Cs , 137 Cs и изотопом йода 131 I он был одним из наиболее важных изотопов с точки зрения воздействия на здоровье после чернобыльской катастрофы . В стронции имеет сродство к кальций-воспринимая рецептор из паратироидных клеток , который аналогичен тому , что кальций, повышенный риск ликвидаторов в Чернобыльской электростанции страдать от первичного гиперпаратиреоза может быть объяснен путем связывания стронция-90. [19]
Использует
Радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГ)
При радиоактивном распаде стронция-90 выделяется значительное количество тепла, 0,536 Вт / г в виде чистого металлического стронция или примерно 0,256 Вт / г в виде титаната стронция [20], и он дешевле, чем альтернативный 238 Pu . Он используется в качестве источника тепла во многих российских / советских радиоизотопных термоэлектрических генераторах , обычно в форме титаната стронция. [21] Он также использовался в американской серии РИТЭГов Sentinel. [22]
Промышленное применение
90 Sr находит применение в промышленности в качестве радиоактивного источника для толщиномеров. [2]
Медицинские приложения
90 Sr находит широкое применение в медицине в качестве радиоактивного источника для поверхностной лучевой терапии некоторых видов рака. Контролируемые количества 90 Sr и 89 Sr можно использовать для лечения рака костей и для лечения коронарного рестеноза с помощью сосудистой брахитерапии . Он также используется в качестве радиоактивного индикатора в медицине и сельском хозяйстве. [2]
Аэрокосмические приложения
90 Sr используется в качестве метода проверки лопастей на некоторых вертолетах с полыми лонжеронами лопастей для определения образования трещин. [23]
Загрязнение окружающей среды 90 Sr
Стронций-90 не так вероятен, как цезий-137, для выброса в результате аварии ядерного реактора, потому что он гораздо менее летуч, но, вероятно, является наиболее опасным компонентом радиоактивных осадков от ядерного оружия. [24]
Исследование сотен тысяч молочных зубов , собранное доктором Луизой Рейсс и ее коллегами в рамках исследования детских зубов , показало значительное увеличение уровней 90 Sr в 1950-х и начале 1960-х годов. Окончательные результаты исследования показали, что у детей, родившихся в Сент-Луисе, штат Миссури , в 1963 году, уровень 90 Sr в молочных зубах был в 50 раз выше, чем у детей, родившихся в 1950 году, до появления широкомасштабных атомных испытаний. Рецензенты исследования предсказали, что выпадение осадков приведет к увеличению заболеваемости у тех, кто впитал стронций-90 в свои кости. [25] Однако никаких последующих исследований субъектов не проводилось, поэтому утверждение не проверено.
Статья с первоначальными выводами исследования была распространена президентом США Джона Ф. Кеннеди в 1961 году, и помогла убедить его подписать Договор запрещения Частичных ядерных испытаний с Соединенным Королевством и Советским Союзом , заканчивая надземное ядерное испытаниями ядерного оружия , которые разместили наибольшее количество ядерных осадков в атмосферу. [26]
В результате аварии на Чернобыльской АЭС в окружающую среду было выброшено около 10 ПБк , или около 5% основных запасов стронция-90. [27] Авария на АЭС « Фукусима-дайити» выбросила от 0,1 до 1 ПБк стронция-90 в виде загрязненной охлаждающей воды в Тихий океан . [28]
Рекомендации
- ^ "Таблица данных о распаде изотопов" . Лундский университет . Проверено 13 октября 2014 .
- ^ а б в г д «Стронций | Радиационная защита | Агентство по охране окружающей среды США» . EPA . 24 апреля 2012 . Проверено 18 июня 2012 года .
- ^ а б в ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ ДЛЯ СТРОНЦИЯ (PDF) , Агентство по токсическим веществам и регистру заболеваний, апрель 2004 г. , получено 13 октября 2014 г.
- ^ Данные о распаде из Национального центра ядерных данных в Брукхейвенской национальной лаборатории в США.
- ^ Delacroix, D .; Guerre, JP; Leblanc, P .; Хикман, К. (2002). Справочник по радионуклидам и радиационной защите 2002 г. (2-е изд.). Издательство ядерных технологий. ISBN 978-1-870965-87-3.
- ^ «Livechart - Таблица нуклидов - Ядерная структура и данные о распаде» . МАГАТЭ . Проверено 13 октября 2014 .
- ^ а б в Потера, Кэрол (2011). «ОПАСНЫЕ ОТХОДЫ: секвестр прудовых водорослей Стронций-90» . Перспектива здоровья окружающей среды . DOI : 10.1289 / ehp.119-A244 . PMID 21628117 .
- ^ «Биосорбция стронция из смоделированных ядерных сточных вод Scenedesmus spinosus в условиях культивирования: процессы и модели адсорбции и биоаккумуляции» . Int J Environ Res Public Health . 2014. DOI : 10,3390 / ijerph110606099 .
- ^ «NRC: Глоссарий - Искатель костей» . Комиссия по ядерному регулированию США . 7 мая 2014 . Проверено 13 октября 2014 .
- ^ https://dhss.delaware.gov/dhss/dph/files/strontiumfaq.pdf
- ^ Тиллер, Б.Л. (2001), «4.5 Надзор за рыбой и дикой природой» (PDF) , Экологический отчет Хэнфордского участка за 2001 год , Министерство энергетики , извлечено 14 января 2014 г.
- ^ Driver, CJ (1994), Обзор литературы по экотоксичности выбранных загрязнителей на территории Хэнфорда (PDF) , DOE, doi : 10.2172 / 10136486 , получено 14 января 2014 г.
- ^ «Экология пресной воды и влияние человека» . Зона IV Энвиротон . Проверено 14 января 2014 .
- ^ «Радиоизотопы, которые могут повлиять на пищевые ресурсы» (PDF) . Эпидемиология, здравоохранение и социальные службы, штат Аляска . Проверено 14 января 2014 .
- ^ «Информационный бюллетень о здоровье человека: стронций» (PDF) . Аргоннская национальная лаборатория. Октябрь 2001 . Проверено 14 января 2014 .
- ^ «Биологический период полураспада» . Гиперфизика . Проверено 14 января 2014 .
- ^ Гласстон, Сэмюэл; Долан, Филип Дж. (1977). «XII: Биологические эффекты» (PDF) . Последствия ядерного оружия . п. 605 . Проверено 14 января 2014 .
- ^ Шагина Н.Б .; Бугров, Н.Г .; Дегтева, М.О .; Кожеуров В.П .; Толстых, Э.И. (2006). «Применение метода подсчета всего тела in vivo для изучения метаболизма стронция и реконструкции дозы внутреннего облучения для населения реки Теча» . Журнал физики: Серия конференций . 41 : 433–440. Bibcode : 2006JPhCS..41..433S . DOI : 10.1088 / 1742-6596 / 41/1/048 . ISSN 1742-6588 .
- ^ Бем Б.О., Розингер С., Белый Д., Дитрих Дж. В. (август 2011 г.). «Паращитовидная железа как цель радиационного поражения». Медицинский журнал Новой Англии . 365 (7): 676–678. DOI : 10.1056 / NEJMc1104982 . PMID 21848480 .
- ^ Харрис, Дейл; Эпштейн, Джозеф (1968), Свойства выбранных радиоизотопов (PDF) , НАСА
- ^ Standring, WJF; Selns, ØG; Сневе, М; Финн, ИП; Хоссейни, А; Амундсен, я; Странд, П. (2005 г.), Оценка последствий вывода из эксплуатации радиоизотопных тепловых генераторов (РИТЭГ) для окружающей среды, здоровья и безопасности на Северо-Западе России (PDF) , Остерос: Управление радиационной защиты Норвегии
- ^ «Источники энергии для удаленных арктических приложений» (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: Конгресс США, Управление оценки технологий. Июнь 1994 г. OTA-BP-ETI-129.
- ^ «Беспроводная система мониторинга лезвий и процесс» .
- ^ «Осколки ядерного деления» . Гиперфизика . Проверено 18 июня 2012 года .
- ^ 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» , The New York Times , 10 января 2011 г. По состоянию на 10 января 2011 г.
- ^ «II: Выбросы, рассеивание и выпадение радионуклидов» , Чернобыль: Оценка радиологического воздействия и воздействия на здоровье (PDF) , NEA , 2002
- ^ Повинец, ПП; Аояма, М .; Biddulph, D .; и другие. (2013). «Цезий, йод и тритий в водах северо-западной части Тихого океана - сравнение воздействия Фукусимы с глобальными выпадениями» . Биогеонауки . 10 (8): 5481–5496. Bibcode : 2013BGeo ... 10.5481P . DOI : 10.5194 / BG-10-5481-2013 . ISSN 1726-4189 .
Внешние ссылки
- Банк данных по опасным веществам NLM - стронций, радиоактивный