Стронций-90
| Стронций-90 | |||||
|---|---|---|---|---|---|
 | |||||
| Название, символ | Стронций-90, 90Sr | ||||
| Альтернативные названия | Радиостронций | ||||
| Нейтронов | 52 | ||||
| Свойства нуклида | |||||
| Атомная масса | 89,907738(3)[1] а. е. м. | ||||
| Дефект массы | −85 941,6(29)[1] кэВ | ||||
| Удельная энергия связи (на нуклон) | 8 695,90(3)[1] кэВ | ||||
| Период полураспада | 28,79(6)[2] лет | ||||
| Продукты распада | 90Y | ||||
| Родительские изотопы | 90Rb | ||||
| Спин и чётность ядра | 0+[2] | ||||
|
|||||
| Таблица нуклидов | |||||
Стро́нций-90 (лат. strontium-90) — радиоактивный нуклид химического элемента стронция с атомным номером 38 и массовым числом 90. Образуется преимущественно при делении ядер в ядерных реакторах и ядерном оружии.
В окружающую среду 90Sr попадает преимущественно при ядерных взрывах и выбросах с АЭС.
Стронций является аналогом кальция и способен прочно откладываться в костях. Длительное радиационное воздействие 90Sr и продуктов его распада поражает костную ткань и костный мозг (миелотоксичность), что приводит к развитию хронической лучевой болезни, опухолей кроветворной ткани и костей (радиогенная остеосаркома). У беременных женщин накопленный в костях изотоп оказывает радиоактивное воздействие и на плод. С учётом этого и того, что стронций-90 обладает относительно длительным периодом полураспада, в основном используется как маркёрный при определении границ и уровней антропогенного радиоактивного загрязнения. При этом общий уровень ионизирующего излучения (включая γ- и α-) и суммарное содержания всех загрязняющих радионуклидов, в том числе короткоживущих, на данной территории может быть выше выявляемого стронция-90 или β-излучения[3].
Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 5,1 ТБк.
Образование и распад
Стронций-90 является дочерним продуктом β−-распада нуклида 90Rb (период полураспада составляет 158(5)[2] c) и его изомеров[2] c:
- [math]\displaystyle{ \mathrm{^{90}_{37}Rb} \rightarrow \mathrm{^{90}_{38}Sr} + e^- + \bar{\nu}_e. }[/math]
В свою очередь, 90Sr претерпевает β−-распад, переходя в радиоактивный иттрий 90Y (вероятность 100 %[2], энергия распада 545,9(14) кэВ[1]):
- [math]\displaystyle{ \mathrm{^{90}_{38}Sr} \rightarrow \mathrm{^{90}_{39}Y} + e^- + \bar{\nu}_e. }[/math]
Нуклид 90Y также радиоактивен, имеет период полураспада в 64 часа и в процессе β−-распада с энергией 2,28 МэВ превращается в стабильный 90Zr[2].
Биологическое действие
Стронций является химическим аналогом кальция, поэтому он наиболее эффективно откладывается в костной ткани (в частности присутствие стронция-90 в детских зубах вследствие атмосферных ядерных испытаний было подтверждено исследованием канадского физика Урсулы Франклин, что стало одним из факторов принятия международного моратория на такие испытания[4]). В мягких тканях задерживается менее 1 %. За счёт отложения в костной ткани, он облучает костную ткань и красный костный мозг. Так как у красного костного мозга взвешивающий коэффициент в 12 раз больше, чем у костной ткани, то именно он является критическим органом при попадании стронция-90 в организм, что увеличивает риск заболеть лейкемией. А поступление большого количества изотопа может вызвать лучевую болезнь. Эти же факты подтверждены в клинике развития хронической лучевой болезни у населения, проживавшего в долине реки Течи и в зоне ВУРС[5].
Стронций-90 накапливается из загрязнённой им почвы растениями, далее по пищевой цепочке и происходит основное попадание в организм человека[6][7][8], так и других позвоночных животных, где накапливается откладываясь в костях.
Радиоактивное воздействие на биологические организмы радиоактивного изотопа стронция-90 не следует путать с относительно безопасным стабильным изотопом стронция. При этом они не отличаются в способах поступления в организм и в участии в биологических обменных процессах в качестве химического элемента.
Получение
Изотоп 90Sr получают из радиоактивных продуктов распада 235U в ядерных реакторах (выход достигает 3,5 % от продуктов деления)[9].
Применение
90Sr применяется в производстве радиоизотопных источников энергии в виде титаната стронция (плотность 5,1 г/см³, энерговыделение около 5,7 Вт/см³).
Одно из широких применений 90Sr — контрольные источники дозиметрических приборов, в том числе военного назначения и Гражданской обороны. Наиболее распространенный — типа «Б-8» исполнен как металлическая подложка, содержащая в углублении каплю эпоксидной смолы, содержащей соединение 90Sr. Для обеспечения защиты от образования радиоактивной пыли через эрозию, препарат закрыт тонким слоем фольги. Фактически такие источники ионизирующего излучения являются комплексом 90Sr — 90Y, поскольку иттрий непрерывно образуется при распаде стронция. 90Sr — 90Y является практически чистым бета-источником. В отличие от гамма-радиоактивных препаратов, бета-препараты легко экранировать относительно тонким (порядка 1 мм) слоем стали, что обусловило выбор бета-препарата для проверочных целей — т. н. контрольный источник (КИ), начиная со второго поколения дозиметрической аппаратуры, активно применялся для военных нужд (КИ Б-8: ДП-2, ДП-5В и ИМД-5; КИ «Напёрсток»: ДП-12), гражданской обороны СССР (КИ Б-8: ДП-5 (все модификации, кроме ДП-5В и ДП-5ВБ), ДП-63(А) и ДП-64) и профессиональной деятельности (КИ БИС-Р: РМГЗ-01).
Примечания
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — .
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — .
- ↑ Аклеев А. В., Подтёсов Г. Н. и др. Челябинская область: ликвидация последствий радиационных аварий. / 2-е изд., испр. и доп. // Челябинск: Южно-Уральское книжное издательство. — 2006 г. — 344 с. (12 илл.). ISBN 5-7688-0954-6.
- ↑ Romi Levine and Jennifer Lanthier. In Memoriam: University Professor Emerita Ursula Franklin. University of Toronto (24 июля 2016). Дата обращения: 17 января 2017. Архивировано 7 апреля 2020 года.
- ↑ Аклеев А. В., Подтёсов Г. Н. и др. Челябинская область: ликвидация последствий радиационных аварий. / 2-е изд., испр. и доп.. — Челябинск: Южно-Уральское книжное издательство, 2006. — 344 с. — ISBN ISBN 5-7688-0954-6.
- ↑ Москальчук Л. Н. Научное обоснование использования твёрдых отходов горных предприятий путём разработки технологии получения и применения органоминеральных сорбентов для реабилитации почв, загрянённых радионуклидами Архивная копия от 8 января 2022 на Wayback Machine / докторская диссертация по специальности 25.00.36 // Минск: «ОИЭЯИ-Сосны» НАНБ, 2015. — 366 с. Электронный образ на сайте ИПКОН РАН.
- ↑ Кашпаров В. А. Загрязнение сельскохозяйственной продукции 90Sr в Украине в отдаленный период после Чернобыльской аварии Архивная копия от 20 сентября 2021 на Wayback Machine / Научная статья DOI:10.7868/S0869803113060052 // Журнал «Радиационная биология. Радиоэкология», 2013, том 53, № 6, с. 639-650. ISSN 0869-8031. Электронный образ статьи на сайте МАГАТЭ.
- ↑ Экологические последствия аварии на Чернобыльской АЭС и их преодоление: двадцатилетний опыт Архивная копия от 21 апреля 2021 на Wayback Machine / Доклад экспертной группы «Экология» Чернобыльского форума // Вена: МАГАТЭ, 2008. — 199 с. ISBN 978-92-0-409307-0. ISSN 1020-6566.
- ↑ Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4 (Пол-Три). — 639 с. — ISBN 5-82270-092-4.
Литература
- Измеритель мощности дозы (рентгенметр) ДП-5Б. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ЕЯ2.807.023 ТО
- Рентгенметр «ДП-2». Описание и инструкция. Технический формуляр. 1964 г.
- Гражданская оборона. Издание 8. М.: «Просвещение», 1975.