Krypton-85

Krypton-85 ( 85 Kr ) on kryptonin , radioaktiivisen jalokaasun , radioisotooppi .

Löytäminen ja hankkiminen

Tätä kryptonin isotooppia esiintyy luonnossa pieniä määriä: se muodostuu kosmisen säteen hiukkasten vuorovaikutuksessa vakaan krypton-84:n ytimien kanssa. Paljon enemmän krypton-85:tä tuotetaan keinotekoisissa ydinreaktioissa: pääasiassa uraani-235 :stä ydinreaktoreissa. Uraani-235:n ydin hajoaa spontaanin tai pakkofission aikana yleensä kahdeksi raskaaksi fragmentiksi ( massaluvuilla 90-140) ja 2-3 neutroniksi . Kun 1000 uraani-235-ydintä hajoaa, vapautuu noin kolme krypton-85-atomia. [1] ; tämä on noin 20 % kaikista uraanin fission aikana muodostuneista 85 Kr -ytimistä. Jäljelle jääneet ytimet joutuvat lyhytikäiseen virittyneeseen tilaan, josta ne eivät siirry kryptonin pitkäikäiseksi isomeeriksi , vaan hajoavat välittömästi rubidium-85:ksi. [yksi]

Nuclear Properties

Krypton-85-atomin ydin kokee spontaanin elektronisen β-hajoamisen :

Tämän hajoamisen aikana muodostuu ei-radioaktiivista (stabiilia) rubidium -85:tä .

Puoliintumisaika on 10,756 vuotta, hajoamisenergia on 687 keV . 99,57 % :ssa krypton-85-ytimen hajoamisista vapautunut energia siirtyy muodostuneeseen beetahiukkaseen (maksimi 687 keV , keskimäärin 251 keV ), rubidium-85-ytimeen ja neutriinoihin, eikä gammasäteilyä muodostu. }0,43 % : ssa hajoamisista vapautuu gamma-kvantti, jonka energia on 514 keV , ja beetahiukkanen, jonka energia on jopa 173 keV [2] [3] . Myös muut spontaanin hajoamisen kanavat ovat mahdollisia pienemmän energian gammasäteiden emission kanssa, mutta niiden todennäköisyys on erittäin pieni [4] .

Krypton-85 ympäristössä

Noin 5 MKi krypton-85:tä päästettiin Maan ilmakehään vuosina 1945-1962 ydinkokeissa . Three Mile Islandilla vuonna 1979 tapahtuneen onnettomuuden aikana niihin lisättiin vielä 50 kCi [1] ja Tšernobylin ydinvoimalaitoksen onnettomuuden aikana vuonna 1986 - 5 MCi [5] Human Health Fact Sheetin [ 1] mukaan , keskimääräinen spesifinen krypton-85-aktiivisuus ilmassa oli huippunsa noin vuoden 1970 tienoilla; sitten se oli noin 10 pCi / m 3 ( 0,4 Bq / m 3 ) ja alkoi sitten vähitellen laskea, koska tämän radioisotoopin suhteellisen lyhyellä (noin 11 vuotta) puoliintumisajalla se muuttuu riittävän nopeasti stabiiliksi rubidium-85:ksi. , ja uuden krypton-85:n saapuminen väheni merkittävästi ilmakehän ydinkokeiden kieltämisen ja plutoniumin tuotannon vähenemisen vuoksi .

Kun plutonium on vastaanotettu ja sen isotoopit erotettu, muodostuu merkittävä määrä krypton-85:tä. Siksi tämän radioisotoopin pitoisuuden äkillinen paikallinen nousu ilmassa on merkki mahdollisesta laittomasta plutoniumin tuotannosta. [6]

Suuri ydinvoimalaitos tuottaa noin 300 kCi krypton-85:tä vuodessa. Suurin osa siitä jää käytetyn ydinpolttoaineen koostumukseen ja pääsee ilmakehään vasta myöhemmin, sen käsittelyprosessissa . Mutta on myös mahdollista siepata tämä radioaktiivinen inertti kaasu varastointia ja käyttöä varten.

Radiotoksisuuden kannalta 440 Bq krypton-85:tä vastaa 1 Bq:ta radon-222 :ta (pois lukien radonin hajoamistuotteiden ketjun radioaktiivisuus) [4] .

Sovellus

Krypton-85:tä käytetään elokuvaprojektoreissa käytetyissä suuritehoisissa purkauslampuissa [7] [8] [9] [10] [11] : ionisoiva säteily helpottaa sähköpurkauksen syttymistä [8] . Sitä löytyy myös neonlampuista ja loistelamppujen sytyttimien neonlampuista, mutta yhden tällaisen käynnistimen toiminta ei ole vaarallista - yleensä enintään 1 kBq . Krypton-85 on halpa ja suljettavien kaasupurkauslaitteiden tapauksessa täysin säteilyturvallinen, joten sitä käytettiin aikoinaan laajasti tällä alueella.

Joidenkin vanhempien suihku- ja suihkuturbimoottoreiden sytytysjärjestelmien suljetut kipinävälit sisältävät pienen määrän krypton-85:tä, joka auttaa ylläpitämään tasaista ionisaatiotasoa.

Toinen radioaktiivisen kryptonin käyttökohde on kaasupurkausjännitteen stabilisaattorit, joissa on kylmäkatodi, erityisesti tyyppi 5651 [12] .

Krypton-85:tä käytetään lentokoneiden osien tekniseen diagnostiikkaan: se auttaa havaitsemaan mikroskooppisia vikoja. Tämä kaasu tunkeutuu hyvin pieniin halkeamiin, pysyy siellä ja voidaan sitten havaita autoradiografisilla menetelmillä . Tätä vikojen havaitsemismenetelmää kutsutaan " kryptonkaasun tunkeutumiskuvaukseksi " .  Sen avulla voit havaita pienempiä halkeamia kuin muilla samaan käyttöön käytetyillä menetelmillä - värivirheiden havaitsemismenetelmällä ( esim . väriaineen tunkeutumisen tarkastus ) ja luminesenssisäädöllä ( esim. fluoresoivan penetrantin tarkastus ). [13]  

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 3 4 Ihmisten terveyttä koskeva tietolehti: Krypton (PDF). Argonnen kansallinen laboratorio (elokuu 2005). Haettu 25. marraskuuta 2006. Arkistoitu alkuperäisestä 20. joulukuuta 2009. (määrätön)
2. ↑ Pinellas Plant - Ammatillinen ympäristöannos . cdc.gov
3. ↑ Pinellas Plant - Occupational Environmental Dose rev1 Arkistoitu 26. maaliskuuta 2021 Wayback Machinessa . cdc.gov. Haettu 25.07.2013.
4. ↑ 1 2 Tulokset: Löytyi 3 erilaista hajoamismahdollisuutta . Arkistoitu 25. heinäkuuta 2013 Wayback Machinessa . H. Sievers, Nuclear Data Sheets 62,271 (1991)
5. ↑ Tšernobylin katastrofi Arkistoitu 11. huhtikuuta 2015 Wayback Machinessa . Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu (1986-04-26). Haettu 25.07.2013.
6. ↑ Kalinowski, Martin B.; Sartorius, Hartmut; Uhl, Stefan & Weiss, Wolfgang (2004), Johtopäätökset plutoniumin erottamisesta ilmakehän krypton-85:stä mitattuna eri etäisyyksillä Karlsruhen jälleenkäsittelylaitoksesta , Journal of Environmental Radioactivity osa 73 (2): 203–22, PMID 15023448 , DOI 1016108 /j.jenvrad.2003.09.002 
7. ↑ Krypton-85 (PDF) . Spectragases.com (2004-12-30). Haettu 25.07.2013.
8. ↑ 1 2 lampputyyppiä , European Lamp Companies Federation , < http://www.elcfed.org/2_lighting_types.html > . Haettu 6. marraskuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 6. marraskuuta 2012. 
9. ↑ Ionizing Substances in Lighting Products , European Lamp Companies Federation, 2009 , < http://www.elcfed.org/documents/Ionizing_Substances_Lighting_products_2003_rev_2009_final.pdf > . Haettu 6. marraskuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 6. marraskuuta 2012. 
10. ↑ NRPB ja GRS (2001), Kulutushyödykkeiden kuljetus, joka sisältää pieniä määriä radioaktiivisia aineita , Euroopan komissio , < http://ec.europa.eu/energy/nuclear/transport/doc/final-version-study1.pdf > . Haettu 6. marraskuuta 2012. Arkistoitu 25. marraskuuta 2011 Wayback Machinessa 
11. ↑ Tritiumia, krypton-85:tä ja toriumin radioisotooppeja sisältävien hehkulamppujen kuljetuksen ja hävittämisen säteilyvaikutusten arviointi , Health Protection Agency, 2011 , < http://www.hpa.org.uk/web/HPAwebFile/HPAweb_C/ 1287143225736 > . Haettu 6. marraskuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 6. marraskuuta 2012. 
12. ↑ 5651 Sylvania Voltage Regulator Stabilizer Electron Tube Arkistoitu 4. maaliskuuta 2016 Wayback Machinessa . Oddmix.com (15.5.2013). Haettu 25.07.2013.
13. ↑ Glatz, Joseph. Krypton Gas Penetrant Imaging - arvokas työkalu lentokoneen moottorin osien rakenteen eheyden varmistamiseen . American Society for Nondestructive Testing