Tritium

Tritium ( annan grekisk τρίτος "tredje") är en radioaktiv isotop av väte . Betecknas T eller 3 H. _ Tritiums kärna består av en proton och två neutroner , den kallas triton .

I naturen bildas tritium i de övre lagren av atmosfären när partiklar av kosmisk strålning kolliderar med atomkärnor, till exempel kväve [3] . I sönderfallsprocessen förvandlas tritium till 3 He med emission av en elektron och en antineutrino ( beta-sönderfall ), en halveringstid på  12,32 år. Den tillgängliga sönderfallsenergin är mycket låg (18,59 keV), den genomsnittliga elektronenergin är 5,7 keV.

Tritium upptäcktes av de engelska forskarna Ernest Rutherford , Markus Oliphant och Paul Harteck 1934 . Namnet på denna isotop föreslogs i händelse av upptäckt redan innan den, den 15 juni 1933, Urey , Murphy och Brickwedde i samma brev till redaktören för den vetenskapliga tidskriften "The Journal of Chemical Physics", där de föreslog namn för två kända isotoper av väte -protium och deuterium [4] [5] . Det används inom biologi och kemi som en radioaktiv märkning , i experiment för att studera neutrinos egenskaper , i termonukleära vapen som en källa till neutroner och samtidigt termonukleärt bränsle, i geologi för att datera naturliga vatten. Industriellt tritium erhålls genom att bestråla litium-6 med neutroner i kärnreaktorer enligt följande reaktion:

.

Strålningsrisk för tritium

Tritium har en halveringstid på (12,32 ± 0,02) år [2] . Nedbrytningsreaktionen av tritium har följande form:

.

I detta fall frigörs 18,59 keV energi, varav elektronen ( betapartikeln ) står för i genomsnitt 5,7 keV, och  resten för elektronen antineutrino . De genererade beta-partiklarna fortplantar sig i luften med endast 6,0 mm och kan inte ens övervinna det översta lagret av mänsklig hud [6] .

På grund av den låga sönderfallsenergin hos tritium, hålls de utsända elektronerna väl kvar även av de enklaste barriärerna som kläder eller kirurgiska gummihandskar. Denna isotop utgör dock en strålningsrisk genom inandning, förtäring med mat, absorption genom huden. Ett enda fall av användning av tritiumvatten leder inte till en långvarig ansamling av tritium i kroppen, eftersom dess halveringstid  är från 7 till 14 dagar [7] [8] .

Produktion och efterfrågan

Enligt en rapport från Institutet för energi- och miljöforskning1996 har cirka 225 kg tritium producerats i USA sedan 1955 [9] . I slutet av 1900-talet - början av 2000-talet genomförs drifttiden vid Watts Bar-1 genom bestrålning med TPBAR ( engelska  tritiumproducerande brännbara absorberstavar ), det är även planerat att använda kärnkraftverket Sequoia . Bearbetning och separation av tritium utförs vid Tritium Extraction Facility, Savannah River [10] .

I Sovjetunionen och Ryssland producerades tritium vid reaktorerna AI, AV-3, OK-180, OK-190, RUSLAN, L-2; isotopen är isolerad vid RT-1-anläggningen ( PO Mayak ) [11] [12] .

Betydande mängder tritium (upp till 2,5-3,5 kg) för civila tillämpningar produceras av Kanada vid 21 tungvattenreaktorer. Isotopisolering - Ontario Hydro, Darlington [13] .

Världens kommersiella behov av tritium 1995 är cirka 400 g årligen, och ytterligare 2 kg krävdes för att upprätthålla USA:s kärnvapenarsenal [14] (7 kg för alla världens militära konsumenter). Cirka 4 kg tritium per år bildas vid kärnkraftverk, men utvinns inte [15] .

Stora mängder tritium kommer att krävas för fusionskraft : till exempel kommer ITER att kräva minst cirka 3 kg tritium, DEMO kommer att kräva 4-10 kg [16] . En hypotetisk tritiumreaktor skulle förbruka 56 kg tritium för att producera 1 GWh el, medan världens tritiumreserver 2003 bara var 18 kg [16] .

Enligt Jan Beranek, en politiker och aktivist från Greenpeace och det tjeckiska miljöpartiet , kostade tillverkningen av ett kilo tritium 2010 30 miljoner dollar [17] .

Applikation

2012 introducerade det kanadensiska företaget City Labs tritiumbaserade ultralågkraftiga radioisotopelektricitetsgeneratorer som kan driva olika mikroelektroniska enheter som RFID - taggar, autonoma sensorer och medicinska implantat . Vid ett pris av cirka 1 000 dollar är livslängden för en generator cirka 20 år [18] .

Tritium används i bakgrundsbelysningskällor i militära och civila enheter.

Används också för att skapa initial jonisering i xenonbågslampor , vissa neonlampor designade för lågspänningsdrift, gnistgap . Den läggs till gasblandningens arbetsgasblandning i små aktiviteter (upp till 0,1 μCi).

Se även

• Protium
• Deuterium
• Tungt vatten
• tritiumvatten

Anteckningar

1. ↑ 1 2 3 4 Audi G. , Wapstra AH , Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tabeller, grafer och referenser  (engelska)  // Kärnfysik A . - 2003. - Vol. 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-utvärderingen av kärn- och sönderfallsegenskaper  // Kärnfysik A . - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
3. ↑ Arkiverad kopia (länk ej tillgänglig) . Hämtad 23 november 2014. Arkiverad från originalet 29 november 2014. (obestämd) 
4. ↑ Urey HC, Murphy GM, Brickwedde FG Ett namn och symbol för H 2*  //  Journal of Chemical Physics  : journal. - 1933. - Vol. 1 . - s. 512-513 . - doi : 10.1063/1.1749325 .
5. ↑ Dan O'Leary. The deeds to deuterium  (engelska)  // Nature Chemistry  : journal. - 2012. - Vol. 4 . — S. 236 . - doi : 10.1038/nchem.1273 .
6. ↑ Nuklidsäkerhetsdatablad: Hydrogen-3 (länk ej tillgänglig) . ehso.emory.edu. Hämtad 12 juli 2014. Arkiverad från originalet 20 maj 2013. (obestämd) 
7. ↑ Bakgrundsinformation om tritium , strålningsskyddsgränser och dricksvattennormer  . USNRC (februari 2011). Hämtad 5 oktober 2012. Arkiverad från originalet 14 oktober 2012.
8. ↑ R.V. Osborne. Granskning av Greenpeace-rapporten: "Tritium Hazard Report: Pollution and Radiation Risk from Canadian Nuclear Facilities"  (engelska) (pdf). Canadian Nuclear Association (augusti 2007). Hämtad 5 oktober 2012. Arkiverad från originalet 14 oktober 2012.
9. ↑ Hisham Zerriffi. Tritium: De miljömässiga, hälsomässiga, budgetmässiga och strategiska effekterna av energidepartementets beslut att producera  tritium . Institutet för energi- och miljöforskning(januari 1996). Hämtad 15 september 2010. Arkiverad från originalet 26 december 2018. fulltext Arkiverad 13 november 2013 på Wayback Machine
10. ↑ Mikhail Storozhevoy. Behandlat tritium . ATOMINFO.RU (28 oktober 2010). Hämtad 13 november 2013. Arkiverad från originalet 13 november 2013. (obestämd)
11. ↑ Produktion av plutonium och tritium för kärnvapen (otillgänglig länk) . Strategiska kärnvapen från Sovjetunionen och Ryssland. Hämtad 13 november 2013. Arkiverad från originalet 13 november 2013. (obestämd) 
12. ↑ Beckman. 6. REAKTORER FÖR PRODUKTION AV TRITIUM . Hämtad 13 november 2013. Arkiverad från originalet 13 november 2013. (obestämd)
13. ↑ Martin B. Kalinowski, Lars C. Colschen Internationell kontroll av tritium för att förhindra horisontell spridning och för att främja kärnvapennedrustning Arkiverad 13 november 2013 på Wayback Machine // Science & Global Security, 1994, vol. 5, sid. 131-203
14. ↑ Hisham Zerriffi. Tritium: De miljömässiga, hälsomässiga, budgetmässiga och strategiska effekterna av energidepartementets beslut att producera  tritium . Institutet för energi- och miljöforskning (1996). Hämtad 13 november 2013. Arkiverad från originalet 19 oktober 2014.
15. ↑ International Control of Tritium for Nuclear Nonproliferation and Disarmament Arkiverad 20 januari 2019 på Wayback Machine , CRC Press, 2004, sida 15
16. ↑ 1 2 Tritiumförsörjningsöverväganden Arkiverad 11 oktober 2010 på Wayback Machine , LANL, 2003. "ITER-startinventering uppskattas till ~3 kg"
17. ↑ Alasdair Cross. Är fusionskraft verkligen lönsam?  (engelska) (5 mars 2010). Hämtad 19 januari 2019. Arkiverad från originalet 26 september 2015. BBC News - Är fusionskraft verkligen lönsam? Arkiverad 26 september 2015 på Wayback Machine
18. ↑ Viktiga batterier: Tritiums kraft . Tidningen " Popular Mechanics " (27 augusti 2012). "Små knogar använder de radioaktivt sönderfall för att generera elektricitet - i små mängder, men kontinuerligt i minst tjugo år. ... priset ligger kvar på 1 000 $ för tillfället." Hämtad 13 november 2013. Arkiverad från originalet 13 november 2013. (obestämd)

Länkar

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor katalanska Stor norsk Stor ryss runt världen Britannica (online) Universalis
I bibliografiska kataloger	GND : 4186243-0 J9U : 987007551114805171 LCCN : sh85137936 NDL : 00573323