Cesium-137

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 23 januari 2022; kontroller kräver 7 redigeringar .
Cesium-137

Cesium-137 sönderfallsschema
Namn, symbol Cesium-137,  137 Cs
Alternativa titlar radiocesium
Neutroner 82
Nuklidegenskaper
Atomisk massa 136.9070895(5) [1]  a. äta.
massdefekt −86 545,6(5) [1]  k eV
Specifik bindningsenergi (per nukleon) 8 388,956(3) [1]  keV
Halva livet 30.1671(13) [2] år
Förfall produkter 137 Ba
Föräldraisotoper 137 Xe ( β - )
Spinn och paritet av kärnan 7/2 + [2]
Decay kanal Förfallande energi
β − 1,17563(17) [ 1]  MeV
Tabell över nuklider
 Mediafiler på Wikimedia Commons

Cesium-137 , även känd som radiocesium  , är en radioaktiv nuklid av det kemiska grundämnet cesium med atomnummer 55 och massnummer 137. Den bildas främst vid kärnklyvning i kärnreaktorer och kärnvapen .

Aktiviteten för ett gram av denna nuklid är ungefär 3,2 TBq .

Bildning och förfall

Cesium-137 är en dotterprodukt av β - sönderfallet av nukliden 137 Xe (halveringstiden är 3,818(13) [2] min):

.

Cesium-137 genomgår betasönderfall ( halveringstid 30,17 år), vilket först producerar 137m1 Ba -isomeren (halveringstid 2,552 min), som förvandlas till en stabil bariumisotop 137 Ba :

; .

I 94,4 % [3]  % av fallen sker sönderfallet med den mellanliggande bildningen av kärnisomeren av barium-137 137 Ba m (dess halveringstid är 2,55 min), som i sin tur går in i grundtillståndet med emission av ett gammakvantum med en energi på 661, 7 keV (eller en omvandlingselektron med en energi på 661,7 keV reducerad med elektronens bindningsenergi). Den totala energin som frigörs under beta-sönderfallet av en cesium-137 kärna är 1175,63 ± 0,17 [1] keV.

Caesium-137 i miljön

Utsläpp av cesium-137 till miljön sker främst som ett resultat av kärnvapenprov och olyckor i kärnkraftverk .

Cesium-137 är en av huvudkomponenterna i radioaktiv kontaminering av biosfären. Ingår i radioaktivt nedfall, radioaktivt avfall, utsläpp från anläggningar som behandlar avfall från kärnkraftverk. Absorberas intensivt av jord och bottensediment; i vatten är huvudsakligen i form av joner. Finns i växter, djur och människor. Akkumuleringskoefficienten på 137 Cs är högst i sötvattenalger och arktiska landväxter, samt lavar . Hos djur ackumuleras 137 Cs främst i muskler och lever. Den högsta koefficienten för dess ackumulering noterades hos renar och nordamerikanska sjöfåglar. Den ackumuleras i svampar, av vilka ett antal ( snäckor , mossinessvampar , hogweed , bittersöt, polsk svamp ) anses vara "ackumulatorer" av radiocesium [4] .

Strålningsolyckor

Lokala infektioner

Det finns kända fall av miljöföroreningar till följd av vårdslös lagring av cesium-137-källor för medicinska och tekniska ändamål. Den mest kända i detta avseende är händelsen i Goiania 1987 , då en del från en strålbehandlingsenhet innehållande cesium-137 stals från ett övergivet sjukhus av plundrare . I mer än två veckor kom fler och fler människor i kontakt med pulveriserat cesiumklorid , och ingen av dem visste om faran med det. Cirka 250 personer utsattes för radioaktiv förorening, fyra av dem dog.

På Sovjetunionens territorium inträffade en incident med långvarig exponering av invånare i ett av husen för cesium-137 på 1980-talet i Kramatorsk .

Biologisk verkan

Inuti levande organismer tränger cesium-137 huvudsakligen genom andnings- och matsmältningsorganen. Huden har en bra skyddsfunktion (endast 0,007 % av det applicerade cesiumpreparatet tränger igenom den intakta hudytan, 20 % genom den brända; när cesiumpreparatet appliceras på såret observeras absorption av 50 % av preparatet under första 10 minuterna absorberas 90 % först efter 3 timmar). Cirka 80 % av cesiumet som kommer in i kroppen ackumuleras i musklerna, 8 % i skelettet och de återstående 12 % fördelas jämnt över andra vävnader [5] .

Ackumuleringen av cesium i organ och vävnader sker upp till en viss gräns (med förbehåll för dess konstanta intag), medan den intensiva ackumuleringsfasen ersätts av ett jämviktstillstånd, då cesiumhalten i kroppen förblir konstant. Tiden för att nå jämviktstillståndet beror på djurens ålder och typ. Jämviktstillståndet hos husdjur inträffar efter cirka 10-30 dagar, hos människor efter cirka 430 dagar [5] .

Cesium-137 utsöndras främst genom njurar och tarmar . En månad efter upphörande av cesiumintaget utsöndras cirka 80 % av den administrerade mängden från kroppen, men under utsöndringsprocessen återupptas betydande mängder cesium i blodet i nedre tarmen [5] .

Den biologiska halveringstiden för ackumulerat cesium-137 för människor anses vara 70 dagar (enligt International Commission on Radiological Protection) [5] [9] . Ändå beror hastigheten för utsöndring av cesium på många faktorer - det fysiologiska tillståndet, näring etc. (till exempel ges data om att halveringstiden för fem bestrålade personer varierade avsevärt och uppgick till 124, 61, 54, 36 och 36 dagar) [5] .

Med en enhetlig fördelning av cesium-137 i människokroppen med en specifik aktivitet på 1 Bq/kg varierar den absorberade doshastigheten , enligt olika författare, från 2,14 till 3,16 μGy/år [5] .

Med extern och intern bestrålning är den biologiska effektiviteten av cesium-137 nästan densamma (med jämförbara absorberade doser). På grund av den relativt likformiga fördelningen av denna nuklid i kroppen, bestrålas organ och vävnader jämnt. Detta underlättas också av den höga penetrerande kraften hos gammastrålningen från 137 Ba m - nukliden , som bildas under sönderfallet av cesium-137: längden på gammakvantans väg i mänskliga mjukvävnader når 12 cm [5] .

Utveckling av strålskador hos människor kan förväntas när en dos på cirka 2 Gy eller mer absorberas. Symtomen liknar på många sätt akut strålsjuka med gammastrålning: depression och svaghet, diarré , viktminskning, inre blödningar. Förändringar i blodbilden som är typiska för akut strålsjuka är typiska [5] . Intagsnivåer på 148, 370 och 740 MBq motsvarar mild, måttlig och svår grad av skada, dock noteras en strålningsreaktion redan vid enheter av MBq [5] .

Hjälp med strålningsskador av cesium-137 bör syfta till att ta bort nukliden från kroppen och inkluderar sanering av huden, magsköljning, utnämning av olika sorbenter (till exempel bariumsulfat , natriumalginat , polysurmin ), såväl som kräkmedel. , laxermedel och diuretika. Ett effektivt sätt att minska absorptionen av cesium i tarmen är sorbenten ferrocyanid , som binder nukliden till en osmältbar form. Dessutom, för att påskynda utsöndringen av nukliden, stimuleras naturliga utsöndringsprocesser, olika komplexbildare ( DTPA , EDTA , etc.) används [5] .

Får

Från lösningar erhållna under bearbetning av radioaktivt avfall från kärnreaktorer utvinns 137 Cs genom samfällning med järn, nickel, zinkhexacyanoferrater eller ammoniumfluorolframat. Jonbyte och extraktion används också [10] .

Applikation

Cesium-137 används vid upptäckt av gammastrålar , mätteknik, för strålsterilisering av mat , läkemedel och läkemedel, vid strålbehandling för behandling av maligna tumörer. Dessutom används cesium-137 vid produktion av radioisotopströmkällor , där det används i form av cesiumklorid (densitet 3,9 g/cm³, energiutsläpp ca 1,27 W/cm³). Cesium-137 används i gränssensorer för bulkfastämnen ( nivåmätare ) i ogenomskinliga behållare.

Cesium-137 har vissa fördelar jämfört med radioaktivt kobolt-60 : en längre halveringstid och mindre hård gammastrålning. I detta avseende är enheter baserade på 137 Cs mer hållbara och strålskyddet är mindre besvärligt. Dessa fördelar blir dock verkliga endast i frånvaro av 134 Cs föroreningar med kortare halveringstid och hårdare gammastrålning [11] .

Se även

Länkar

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 3 4 5 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 . - .Fri tillgång
  3. ↑ INEEL & KRI/RG Helmer och VP Chechev/Decay scheme of Caesium-137
  4. ↑ A. G. Shishkin. Tjernobyl (otillgänglig länk) (2003). — Radioekologiska studier av svamp och vilda bär. Hämtad 27 juli 2009. Arkiverad från originalet 22 februari 2014. 
  5. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Vasilenko I. Ya. Radioaktivt cesium-137  // Natur. - 1999. - Nr 3 . - S. 70-76 .
  6. ↑ Geofysiska aspekter av Tjernobyl-katastrofen
  7. ↑ Jämför direkt Fukushima med Tjernobyl:  Nyhetsblogg . blogs.nature.com. Tillträdesdatum: 16 april 2017.
  8. ↑ Presentationer om ämnet: Svar på en strålningsincident vid Electrostal Heavy Engineering Plant OJSC.
  9. ↑ "Biologisk halveringstid"
  10. ↑ Onlineuppslagsverk "Round the World": Cesium
  11. ↑ Populärt bibliotek av kemiska element. Bok två. Silver-Nielsborium och vidare . - 3:e uppl. - M . : Förlag "Nauka", 1983. - S. 91-100. — 573 sid. — 50 000 exemplar.