Tritium

Tritium ( toinen kreikkalainen τρίτος "kolmas") on vedyn radioaktiivinen isotooppi . Merkitään T tai 3 H. _ Tritiumin ydin koostuu protonista ja kahdesta neutronista , sitä kutsutaan tritoniksi .

Luonnossa tritiumia muodostuu ilmakehän ylemmissä kerroksissa, kun kosmisen säteilyn hiukkaset törmäävät atomiytimiin, esimerkiksi typpeen [3] . Hajoamisprosessissa tritium muuttuu 3 He :ksi elektronin ja antineutriinon ( beetahajoamisen ) emission avulla, puoliintumisaika on  12,32 vuotta. Käytettävissä oleva vaimenemisenergia on erittäin alhainen (18,59 keV), keskimääräinen elektronienergia on 5,7 keV.

Englantilaiset tiedemiehet Ernest Rutherford , Markus Oliphant ja Paul Harteck löysivät tritiumin vuonna 1934 . Tälle isotoopille ehdotettiin nimeä löydön varalta jo ennen sitä, 15. kesäkuuta 1933, Urey , Murphy ja Brickwedde samassa kirjeessä tieteellisen lehden "The Journal of Chemical Physics" toimittajalle, jossa he ehdottivat nimiä kaksi tunnettua isotooppia vety protiumin ja deuteriumin [4] [5] . Sitä käytetään biologiassa ja kemiassa radioaktiivisena leimana , kokeissa neutriinojen ominaisuuksien tutkimiseksi , lämpöydinaseissa neutronien lähteenä ja samalla lämpöydinpolttoaineena, geologiassa luonnonvesien ajoittamiseen. Teollista tritiumia saadaan säteilyttämällä litium-6 neutroneilla ydinreaktoreissa seuraavan reaktion mukaisesti:

.

Tritiumin säteilyvaara

Tritiumin puoliintumisaika on (12,32 ± 0,02) vuotta [2] . Tritiumin hajoamisreaktiolla on seuraava muoto:

.

Tällöin vapautuu 18,59 keV energiaa, josta elektronin ( beetahiukkasen ) osuus on keskimäärin 5,7 keV ja  loput elektronin antineutrinoa . Syntyneet beetahiukkaset leviävät ilmassa vain 6,0 mm eivätkä voi edes ylittää ihmisen ihon pintakerrosta [6] .

Tritiumin alhaisen hajoamisenergian ansiosta emittoidut elektronit pidättävät hyvin jopa yksinkertaisimmat esteet, kuten vaatteet tai kirurgiset kumikäsineet. Tämä isotooppi aiheuttaa kuitenkin säteilyvaaran hengitettynä, nieltynä ruoan kanssa ja imeytyessään ihon läpi. Yksittäinen tritiumveden käyttötapaus ei johda tritiumin pitkäaikaiseen kertymiseen elimistöön, koska sen puoliintumisaika  on 7-14 päivää [7] [8] .

Tuotanto ja kysyntä

Energia- ja ympäristötutkimuslaitoksen raportin mukaanVuonna 1996 Yhdysvalloissa on tuotettu noin 225 kg tritiumia vuodesta 1955 [9] . 1900-luvun lopulla - 2000-luvun alussa Watts Bar-1 :n toiminta-aika toteutetaan säteilyttämällä TPBAR:lla ( englanniksi  tritiumia tuottavat poltettavat absorbointisauvat ), on myös tarkoitus käyttää Sequoian ydinvoimalaa . . Tritiumin käsittely ja erotus suoritetaan Tritium Extraction Facilityssä, Savannah River [10] .

Neuvostoliitossa ja Venäjällä tritiumia tuotettiin AI-, AV-3-, OK-180-, OK-190-, RUSLAN-, L-2-reaktoreissa; isotooppi eristetään RT-1-laitoksella ( PO Mayak ) [11] [12] .

Kanada tuottaa merkittäviä määriä tritiumia (jopa 2,5-3,5 kg) siviilikäyttöön 21 raskasvesireaktorissa. Isotooppieristys - Ontario Hydro, Darlington [13] .

Maailman kaupallinen tritiumin tarve vuonna 1995 on noin 400 g vuodessa, ja toiset 2 kg tarvittiin Yhdysvaltain ydinarsenaalin ylläpitämiseen [14] (7 kg kaikille maailman sotilaskuluttajille). Ydinvoimalaitoksilla muodostuu noin 4 kg tritiumia vuodessa, mutta sitä ei uuteta [15] .

Fuusiovoimaan tarvitaan suuria määriä tritiumia : esimerkiksi ITER tarvitsee vähintään noin 3 kg tritiumia, DEMO vaatii 4-10 kg [16] . Hypoteettinen tritiumreaktori kuluttaisi 56 kg tritiumia tuottaakseen 1 GWh sähköä, kun taas maailman tritiumvarannot vuonna 2003 olivat vain 18 kg [16] .

Greenpeacen ja Tšekin vihreän puolueen poliitikon ja aktivistin Jan Beranekin mukaan vuonna 2010 yhden tritiumikilon tuotanto maksoi 30 miljoonaa dollaria [17] .

Sovellus

Vuonna 2012 kanadalainen yritys City Labs esitteli tritiumpohjaiset ultrapienitehoiset radioisotooppisähkögeneraattorit, jotka pystyvät syöttämään erilaisia ​​mikroelektronisia laitteita, kuten RFID - tunnisteita, autonomisia antureita ja lääketieteellisiä implantteja . Noin 1 000 dollarin hinnalla generaattorin käyttöikä on noin 20 vuotta [18] .

Tritiumia käytetään taustavalolähteissä sotilas- ja siviililaitteissa.

Käytetään myös alkuperäisen ionisaation luomiseen ksenonkaarilampuissa , joissakin pienjännitekäyttöön suunniteltuissa neonlampuissa , kipinävälissä . Sitä lisätään kaasupurkauslaitteen työkaasuseokseen pienissä toiminnoissa (enintään 0,1 μCi).

Katso myös

• Protium
• Deuterium
• Raskasta vettä
• tritiumvesi

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 3 4 Audi G. , Wapstra AH , Thibault C. AME2003-atomimassan arviointi (II). Taulukot, kaaviot ja viitteet  (englanniksi)  // Ydinfysiikka A . - 2003. - Voi. 729 . - s. 337-676 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003 . - .
2. ↑ 1 2 3 Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH NUBASE-arvio ydin- ja hajoamisominaisuuksista  // Nuclear Physics A. - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
3. ↑ Arkistoitu kopio (linkki ei saatavilla) . Haettu 23. marraskuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 29. marraskuuta 2014. (määrätön) 
4. ↑ Urey HC, Murphy GM, Brickwedde FG A nimi ja symboli H 2*  :lle //  Journal of Chemical Physics  : Journal. - 1933. - Voi. 1 . - s. 512-513 . - doi : 10.1063/1.1749325 .
5. ↑ Dan O'Leary. Teot deuteriumille  (englanniksi)  // Nature Chemistry  : Journal. - 2012. - Vol. 4 . - s. 236 . - doi : 10.1038/nchem.1273 .
6. ↑ Nuklidien käyttöturvallisuustiedote: Hydrogen-3 (linkki ei saatavilla) . ehso.emory.edu. Haettu 12. heinäkuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 20. toukokuuta 2013. (määrätön) 
7. ↑ Taustatietoja tritiumista , säteilysuojelurajoista ja juomavesistandardeista  . USNRC (helmikuu 2011). Haettu 5. lokakuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 14. lokakuuta 2012.
8. ↑ R.V. Osborne. Katsaus Greenpeacen raporttiin: "Tritium Hazard Report: Pollution and Radiation Risk from Canadian Nuclear Facilities"  (englanniksi) (pdf). Canadian Nuclear Association (elokuu 2007). Haettu 5. lokakuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 14. lokakuuta 2012.
9. ↑ Hisham Zerriffi. Tritium: Ympäristö-, terveys-, budjetti- ja strategiset vaikutukset Department of Energyn päätöksen tuottaa  tritiumia . Energia- ja ympäristötutkimuslaitos(tammikuu 1996). Haettu 15. syyskuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 26. joulukuuta 2018. koko teksti Arkistoitu 13. marraskuuta 2013 Wayback Machinessa
10. ↑ Mihail Storozhevoy. Käsitelty tritium . ATOMINFO.RU (28. lokakuuta 2010). Haettu 13. marraskuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 13. marraskuuta 2013. (määrätön)
11. ↑ Plutoniumin ja tritiumin tuotanto ydinaseita varten (pääsemätön linkki) . Neuvostoliiton ja Venäjän strategiset ydinaseet. Haettu 13. marraskuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 13. marraskuuta 2013. (määrätön) 
12. ↑ Beckman. 6. TRITIUMIN TUOTANNON REAKTORIT . Haettu 13. marraskuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 13. marraskuuta 2013. (määrätön)
13. ↑ Martin B. Kalinowski, Lars C. Colschen Tritiumin kansainvälinen valvonta horisontaalisen leviämisen estämiseksi ja ydinaseriisunnan edistämiseksi Arkistoitu 13. marraskuuta 2013 Wayback Machinessa // Science & Global Security, 1994, voi. 5, s. 131-203
14. ↑ Hisham Zerriffi. Tritium: Ympäristö-, terveys-, budjetti- ja strategiset vaikutukset Department of Energyn päätöksen tuottaa  tritiumia . Energia- ja ympäristötutkimuslaitos (1996). Haettu 13. marraskuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 19. lokakuuta 2014.
15. ↑ Tritiumin kansainvälinen valvonta ydinaseiden leviämisen ja aseriisunnan vuoksi arkistoitu 20. tammikuuta 2019 Wayback Machinessa , CRC Press, 2004, sivu 15
16. ↑ 1 2 Tritiumin tarjontaa koskevia huomioita arkistoitu 11. lokakuuta 2010, Wayback Machine , LANL, 2003. "ITERin käynnistysvaraston arvioidaan olevan ~3 kg"
17. ↑ Alasdair Cross. Onko fuusiovoima todella kannattavaa?  (englanniksi) (5. maaliskuuta 2010). Haettu 19. tammikuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 26. syyskuuta 2015. BBC News - Onko fuusiovoima todella kannattavaa? Arkistoitu 26. syyskuuta 2015 Wayback Machineen
18. ↑ Välttämättömät akut: Tritiumin voima . Aikakauslehti " Popular Mechanics " (27. elokuuta 2012). ”Nytkän kokoiset, ne käyttävät radioaktiivista hajoamista sähkön tuottamiseen – pieniä määriä, mutta jatkuvasti vähintään 20 vuoden ajan. …hinta pysyy toistaiseksi 1 000 dollarissa." Haettu 13. marraskuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 13. marraskuuta 2013. (määrätön)

Linkit

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri tanskalainen Suuri katalaani Hienoa norjalaista Iso venäläinen maailman ympäri Britannica (verkossa) Universalis
Bibliografisissa luetteloissa	GND : 4186243-0 J9U : 987007551114805171 LCCN : sh85137936 NDL : 00573323