Cesium-137

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 23. tammikuuta 2022 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 7 muokkausta .

Cesium-137

Cesium-137:n hajoamisjärjestelmä

Nimi, symboli

Cesium-137, 137 Cs

Vaihtoehtoiset otsikot

radiocesium

Neutronit

Nuklidin ominaisuudet

Atomimassa

136.9070895(5) [1] a. syödä.

massavika

−86 545.6(5) [1] k eV

Spesifinen sitoutumisenergia (nukleonia kohti)

8 388.956(3) [1] keV

Puolikas elämä

30.1671(13) [2] vuotta

Hajoamistuotteet

137 Ba

Vanhemmat isotoopit

137 Xe ( β - )

Ytimen spin ja pariteetti

7/2 + [2]

Decay kanava	Hajoavaa energiaa
β −	1.17563(17) [ 1] MeV

Nukliditaulukko

Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

Cesium-137 , joka tunnetaan myös nimellä radiocesium , on kemiallisen alkuaineen cesiumin radioaktiivinen nuklidi , jonka atominumero on 55 ja massaluku 137. Se muodostuu pääasiassa ydinfission aikana ydinreaktoreissa ja ydinaseissa .

Yhden gramman tätä nuklidia aktiivisuus on noin 3,2 TBq .

Muodostuminen ja hajoaminen

Cesium-137 on nuklidin 137 Xe β - hajoamisen tytärtuote (puoliintumisaika on 3,818(13) [2] min):

{\mathrm {{}^{1}{}_{{54}}^{{37}}Xe}}\rightarrow {\mathrm {{}^{1}{}_{{55}}^{{ 37}}Cs}}+e^{-}+{\bar {\nu }}_{e}

Cesium-137 käy läpi beetahajoamisen ( puoliintumisaika 30,17 vuotta), mikä tuottaa ensin 137 m1 Ba -isomeerin (puoliintumisaika 2,552 min), joka muuttuu stabiiliksi barium-isotoopiksi 137 Ba :

\mathrm {{}^{1}{}_{55}^{37}Cs} \rightarrow \mathrm {{}^{1}{}_{56}^{37m1}Ba} +e^ {-}+{\bar {\nu }}_{e}

;

\mathrm {{}^{1}{}_{56}^{37m1}Ba} \rightarrow \mathrm {{}^{1}{}_{56}^{37}Ba} +\gamma

94,4 % [3] %:ssa tapauksista hajoaminen tapahtuu barium-137 137 Bam : n ydinisomeerin välimuodostuksen yhteydessä (sen puoliintumisaika on 2,55 min), joka puolestaan menee perustilaan päästöjen myötä. gamma-kvantti , jonka energia on 661, 7 keV (tai muunnoselektroni, jonka energia on 661,7 keV vähennettynä elektronin sitoutumisenergialla). Yhden cesium-137-ytimen beetahajoamisen aikana vapautuva kokonaisenergia on 1175,63 ± 0,17 [1] keV.

Cesium-137 ympäristössä

Cesium-137:n vapautuminen ympäristöön tapahtuu pääasiassa ydinkokeiden ja ydinvoimalaitosonnettomuuksien seurauksena .

Cesium-137 on yksi biosfäärin radioaktiivisen saastumisen pääkomponenteista. Sisältää radioaktiivista laskeumaa, radioaktiivista jätettä, ydinvoimalaitosten jätettä käsittelevien laitosten päästöjä. Intensiivisesti maaperän ja pohjasedimenttien imeytyminen; vedessä on pääasiassa ionien muodossa. Löytyy kasveista, eläimistä ja ihmisistä. Akkumulaatiokerroin 137 Cs on korkein makean veden levissä ja arktisissa maakasveissa sekä jäkälässä . Eläimillä 137 Cs kerääntyy pääasiassa lihaksiin ja maksaan. Korkein sen kertymiskerroin havaittiin poroilla ja Pohjois-Amerikan vesilintuilla. Se kerääntyy sieniin, joista useimpia ( tatitatit , sammalsienet , sylpylä , katkerasienet, puolalaiset sienet ) pidetään radiocesiumin " akkurina " [4] .

Säteilyonnettomuudet

Etelä-Uralilla vuonna 1957 tapahtuneen onnettomuuden aikana radioaktiivisen jätteen varastotilassa tapahtui lämpöräjähdys , jonka seurauksena ilmakehään joutui radionuklideja , joiden kokonaisaktiivisuus oli 74 PBq , joista 0,2 PBq 137 Cs [5] .
Ison -Britannian Windscale-reaktorissa vuonna 1957 sattuneessa onnettomuudessa vapautui 750 TBq radionuklideja, joista 30 TBq oli 137 Cs.
Etelä-Uralilla sijaitsevan Mayak -yrityksen radioaktiivisen jätteen päästöt Techa -jokeen vuonna 1950 olivat 102 PBq, joista 137 Cs 12,4 PBq [5] .
Radionuklidien tuulenpoisto Etelä-Uralin Karachay - järven tulvatasangolta vuonna 1967 oli 30 TBq. 137 Cs:n osuus oli 0,4 TBq [5] .
Maankuoren syvää luotausta varten geologian ministeriön määräyksestä tehtiin maanalainen ydinräjähdys 19. syyskuuta 1971 lähellä Galkinon kylää Ivanovon alueella. 18 minuuttia räjähdyksen jälkeen veden ja mudan lähde muodostui metrin päähän panoksesta kaivosta. Tällä hetkellä säteilyteho on noin 3 milliröntgeniä tunnissa, cesium-137:n ja strontium-90 :n isotoopit nousevat edelleen pintaan.
Vuonna 1985 Chazhma Bayssa (Primorye) tapahtui säteilyonnettomuus - Neuvostoliiton Tyynenmeren laivaston ydinsukellusveneen ydinvoimalaitoksen onnettomuus, joka johti ympäristön radioaktiiviseen saastumiseen, yhdentoista kuolemaan ja satojen ihmisten altistumiseen. ihmiset.
Vuonna 1986 Tšernobylin ydinvoimalaitoksen (ChNPP) onnettomuuden aikana tuhoutuneesta reaktorista vapautui 1850 PBq radionuklideja , kun taas 270 PBq putosi radioaktiivisen cesiumin osuuteen. Radionuklidien leviäminen on saavuttanut planeetan mittasuhteet. Ukrainassa, Valko-Venäjällä ja RSFSR:n keskustalousalueella yli puolet Neuvostoliiton alueelle laskeutuneiden radionuklidien kokonaismäärästä putosi. Keskimääräinen vuotuinen cesium-137:n pitoisuus pintailmakerroksessa Neuvostoliiton alueella vuonna 1986 nousi vuoden 1963 tasolle (vuonna 1963 havaittiin radiocesiumin pitoisuuden nousu ilmakehän ydinräjähdyssarjan seurauksena vuosina 1961-1962) [6]
Vuonna 2011 Fukushima-1-ydinvoimalaitoksen onnettomuuden yhteydessä tuhoutuneesta reaktorista vapautui merkittävä määrä cesium-137:ää (jopa 15 PBq [7] ) . Leviäminen tapahtuu pääasiassa Tyynenmeren vesien kautta.
Vuonna 2013 ei-rautametallien uudelleensulatuksen aikana OJSC Elektrostalin raskaan koneenrakennustehtaan Elektrostalin tehtaan uunissa sulatettiin materiaalia, jossa oli cesium-137-lähdettä. Radioaktiivisen aineen leviäminen ilmakehään tapahtui ei-rautametallien sulatusuunin tuuletusputken kautta. [8]

Paikalliset infektiot

Tiedossa on ympäristön saastumistapauksia, jotka johtuvat cesium-137-lähteiden huolimattomasta varastoinnista lääketieteellisiin ja teknologisiin tarkoituksiin. Tunnetuin tässä suhteessa on tapaus Goianiassa vuonna 1987 , kun ryöstäjät varastivat hylätystä sairaalasta cesium-137:ää sisältävän sädehoitoyksikön osan. Yli kahden viikon ajan yhä useammat ihmiset joutuivat kosketuksiin jauhetun cesiumkloridin kanssa , eikä kukaan heistä tiennyt siihen liittyvästä vaarasta. Radioaktiiviselle kontaminaatiolle altistui noin 250 ihmistä, joista neljä kuoli.

Neuvostoliiton alueella tapahtui 1980-luvulla Kramatorskissa tapaus, jossa yhden talon asukkaat altistuivat pitkään cesium-137:lle .

Biologinen toiminta

Elävien organismien sisällä cesium-137 tunkeutuu pääasiassa hengitys- ja ruoansulatuselinten kautta. Iholla on hyvä suojatoiminto (vain 0,007 % levitetystä cesiumvalmisteesta tunkeutuu ehjän ihopinnan läpi, 20 % palaneen pinnan läpi; kun cesiumvalmistetta levitetään haavaan, 50 % valmisteesta imeytyy haavan aikana. ensimmäiset 10 minuuttia, 90 % imeytyy vasta 3 tunnin kuluttua). Noin 80 % elimistöön tulevasta cesiumista kertyy lihaksiin, 8 % luustoon ja loput 12 % jakautuu tasaisesti muihin kudoksiin [5] .

Cesiumin kerääntyminen elimiin ja kudoksiin tapahtuu tiettyyn rajaan asti (sen jatkuvan saannin mukaan), kun taas intensiivinen kertymisvaihe korvataan tasapainotilalla, jolloin kehon cesiumpitoisuus pysyy vakiona. Tasapainotilan saavuttamiseen kuluva aika riippuu eläinten iästä ja tyypistä. Kotieläinten tasapainotila saavutetaan noin 10-30 päivän kuluttua, ihmisillä noin 430 päivän kuluttua [5] .

Cesium-137 erittyy pääasiassa munuaisten ja suoliston kautta . Kuukauden kuluttua cesiumin saannin lopettamisesta noin 80 % annetusta määrästä erittyy elimistöstä, mutta erittymisprosessissa cesiumia imeytyy vereen merkittäviä määriä takaisin suolen alaosassa [5] .

Kertyneen cesium-137:n biologisen puoliintumisajan katsotaan olevan 70 päivää (Kansainvälisen säteilysuojelukomission mukaan) [5] [9] . Siitä huolimatta cesiumin erittymisnopeus riippuu monista tekijöistä - fysiologisesta tilasta, ravinnosta jne. (esimerkiksi on saatu tietoja, että viiden säteilytetyn ihmisen puoliintumisaika vaihteli merkittävästi ja oli 124, 61, 54, 36 ja 36 päivää) [5] .

Kun cesium-137:n jakautuminen ihmiskehossa on tasainen ja ominaisaktiivisuus on 1 Bq / kg, absorboitunut annosnopeus vaihtelee eri kirjoittajien mukaan välillä 2,14-3,16 μGy / vuosi [5] .

Ulkoisella ja sisäisellä säteilytyksellä cesium-137:n biologinen tehokkuus on lähes sama (vertailukelpoisilla absorboituneilla annoksilla). Tämän nuklidin suhteellisen tasaisen jakautumisen vuoksi kehossa elimet ja kudokset säteilytetään tasaisesti. Tätä edesauttaa myös cesium-137:n hajoamisen aikana muodostuvan 137 Bam-nuklidin gammasäteilyn suuri läpäisykyky : gamma - kvanttien polun pituus ihmisen pehmytkudoksissa on 12 cm [5] .

Säteilyvaurioiden kehittymistä ihmisillä voidaan odottaa, kun noin 2 Gy:n tai sitä suurempi annos imeytyy. Oireet ovat monella tapaa samanlaisia kuin akuutti säteilysairaus gammasäteilyllä: masennus ja heikkous, ripuli , laihtuminen, sisäiset verenvuodot. Akuutille säteilysairaudelle tyypilliset muutokset verikuvassa ovat tyypillisiä [5] . Saantitasot 148, 370 ja 740 MBq vastaavat lieviä, keskivaikeita ja vakavia vaurioita, mutta säteilyreaktio havaitaan jo MBq-yksiköissä [5] .

Cesium-137:n aiheuttaman säteilyvaurion avun tulisi suunnata nuklidin poistamiseen kehosta, ja se sisältää ihon puhdistamisen , mahahuuhtelun, erilaisten sorbenttien (esim. bariumsulfaatti , natriumalginaatti , polysurmiini ) sekä oksentelulääkkeiden nimeämisen. , laksatiivit ja diureetit. Tehokas tapa vähentää cesiumin imeytymistä suolistossa on sorbenttiferrosyanidi , joka sitoo nuklidin sulamattomaan muotoon. Lisäksi nuklidin erittymisen nopeuttamiseksi stimuloidaan luonnollisia erittymisprosesseja, käytetään erilaisia kompleksinmuodostajia ( DTPA , EDTA jne.) [5] .

Haetaan

Ydinreaktoreista radioaktiivisen jätteen käsittelyn aikana saaduista liuoksista 137 Cs uutetaan yhteissaostamalla raudan, nikkelin, sinkkiheksasyanoferraattien tai ammoniumfluorivolframaattien kanssa. Myös ioninvaihtoa ja uuttamista käytetään [10] .

Sovellus

Cesium-137:ää käytetään gammasäteilyvirheiden havaitsemiseen , mittaustekniikkaan, elintarvikkeiden , lääkkeiden ja lääkkeiden säteilysterilointiin, sädehoidossa pahanlaatuisten kasvainten hoitoon. Myös cesium-137:ää käytetään radioisotooppivirtalähteiden valmistukseen , jossa sitä käytetään cesiumkloridina (tiheys 3,9 g / cm³, energian vapautuminen noin 1,27 W / cm³). Cesium-137:ää käytetään raja-antureissa irtotavara-aineille ( pintamittarit ) läpinäkymättömissä säiliöissä.

Cesium-137:llä on tiettyjä etuja radioaktiiviseen koboltti-60 :een verrattuna: pidempi puoliintumisaika ja vähemmän ankara gammasäteily. Tässä suhteessa 137 Cs:iin perustuvat laitteet ovat kestävämpiä ja säteilysuojaus on vähemmän hankalaa. Nämä edut tulevat kuitenkin todellisiksi vain ilman 134Cs - epäpuhtauksia , joilla on lyhyempi puoliintumisaika ja kovempi gammasäteily [11] .

Katso myös

Strontium-90

Linkit

Radioaktiivinen cesium-137
Cesium-137:n saastuminen Valko-Venäjän alueella /verkkoarkisto/
ATSDR - Toksikologinen profiili: Cesium /verkkoarkisto/

Muistiinpanot

↑ 1 2 3 4 5 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 . - .
↑ 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 . - .
↑ INEEL & KRI/RG Helmer ja varatoimitusjohtaja Chechev/Cesium-137:n hajoamissuunnitelma
↑ A. G. Shishkin. Tšernobyl (pääsemätön linkki) (2003). — Sienten ja metsämarjojen radioekologiset tutkimukset. Haettu 27. heinäkuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 22. helmikuuta 2014. (määrätön)
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Vasilenko I. Ya. Radioaktiivinen cesium-137 // Luonto. - 1999. - Nro 3 . - S. 70-76 .
↑ Tšernobylin katastrofin geofysikaaliset näkökohdat
↑ Fukushiman suora vertailu Tšernobyliin : Uutisblogi . blogs.nature.com. Käyttöönottopäivä: 16. huhtikuuta 2017.
↑ Esityksiä aiheesta: Reaktio säteilyonnettomuuteen Electrostal Heavy Engineering Plant OJSC:ssä.
↑ "Biologinen puoliintumisaika"
↑ Verkkotietosanakirja "Maailman ympäri": Cesium
↑ Suosittu kemiallisten alkuaineiden kirjasto. Kirja kaksi. Silver-Nielsborium ja sen jälkeen . - 3. painos - M . : Kustantaja "Nauka", 1983. - S. 91-100. — 573 s. – 50 000 kappaletta.