Krypton-85

Krypton-85 ( 85 Kr ) je radioizotop kryptonu , radioaktivního vzácného plynu .

Hledání a získávání

Tento izotop kryptonu se v přírodě vyskytuje v malých množstvích: vzniká při interakci částic kosmického záření s jádry stabilního kryptonu-84. Mnohem více kryptonu-85 se vyrábí v umělých jaderných reakcích: hlavně z uranu-235 v jaderných reaktorech. Jádro uranu-235 se během spontánního nebo nuceného štěpení obvykle rozdělí na dva těžké fragmenty (s hmotnostními čísly od 90 do 140) a 2-3 neutrony . Když se rozpadne 1000 jader uranu-235, uvolní se asi tři atomy kryptonu-85. [1] ; to je asi 20 % všech jader 85 Kr vytvořených během štěpení uranu . Zbývající jádra se ocitnou v krátkodobém excitovaném stavu, ze kterého nepřecházejí do dlouhověkého izomeru kryptonu, ale okamžitě se rozpadají na rubidium-85. [jeden]

Jaderné vlastnosti

Jádro atomu kryptonu-85 zažívá spontánní elektronický β-rozpad :

V procesu tohoto rozpadu vzniká neradioaktivní (stabilní) rubidium -85.

Poločas rozpadu je 10,756 let, energie rozpadu je 687 keV . Při 99,57 % rozpadů jádra kryptonu-85 se uvolněná energie přenese na vzniklou beta částici (maximálně 687 keV , v průměru 251 keV ), jádro rubidium-85 a neutrina a nevznikne gama záření . Při }0,43 % rozpadů je emitováno gama kvantum s energií 514 keV a beta částice s energií až 173 keV [2] [3] . Jiné kanály spontánního rozpadu jsou také možné s emisí gama paprsků nižších energií, ale jejich pravděpodobnost je extrémně malá [4] .

Krypton-85 v prostředí

Asi 5 MKi kryptonu-85 bylo uvolněno do zemské atmosféry v letech 1945 až 1962 při jaderných zkouškách . Při havárii na Three Mile Island v roce 1979 k nim přibylo dalších 50 kCi [1] , při havárii v jaderné elektrárně Černobyl v roce 1986 - 5 MCi [5] Podle Human Health Fact Sheet [1] , průměrná specifická aktivita kryptonu-85 ve vzduchu vyvrcholila kolem roku 1970; poté to bylo asi 10 pCi / m 3 ( 0,4 Bq / m 3 ) a poté začalo postupně klesat, protože s relativně krátkým (asi 11 let) poločasem rozpadu tohoto radioizotopu se dostatečně rychle přemění na stabilní rubidium-85 a příchod nového kryptonu-85 byl výrazně omezen kvůli zákazu jaderných testů v atmosféře a snížení produkce plutonia .

Po přijetí plutonia a oddělení jeho izotopů vzniká značné množství kryptonu-85. Náhlé lokální zvýšení koncentrace tohoto radioizotopu v ovzduší je proto známkou možné nelegální výroby plutonia. [6]

Velká jaderná elektrárna produkuje asi 300 kCi kryptonu-85 ročně. Většina z nich zůstává ve složení vyhořelého jaderného paliva a do atmosféry se dostává až později, v procesu jeho zpracování . Ale je také možné zachytit tento radioaktivní inertní plyn pro skladování a použití.

Z hlediska radiotoxicity odpovídá 440 Bq kryptonu-85 1 Bq radonu-222 (bez radioaktivity řetězce produktů rozpadu radonu) [4] .

Aplikace

Krypton-85 se používá ve vysokovýkonných výbojkách používaných ve filmových projektorech [7] [8] [9] [10] [11] : ionizující záření usnadňuje zapálení elektrického výboje [8] . Nachází se také v neonových lampách a v neonových lampách startérů pro zářivky, nicméně aktivita na jednom takovém startéru není nebezpečná - obvykle ne více než 1 kBq . Krypton-85 je levný a v případě utěsněných plynových výbojů absolutně bezpečný pro záření, proto byl svého času v této oblasti široce používán.

Utěsněná jiskřiště v zapalovacích systémech některých starších proudových a proudových motorů obsahují malé množství kryptonu-85, který pomáhá udržovat konstantní úroveň ionizace.

Další uplatnění radioaktivního kryptonu je ve stabilizátorech napětí v plynových výbojích se studenou katodou, zejména typ 5651 [12] .

Krypton-85 se používá pro technickou diagnostiku částí letadel: pomáhá odhalovat mikroskopické vady. Tento plyn dobře proniká do malých trhlin, zůstává tam a lze jej pak detekovat autoradiografickými metodami . Tato metoda detekce defektů se nazývá „ zobrazování pomocí kryptonového plynu “ .  Umožňuje detekovat menší trhliny než jiné metody používané pro totéž - metoda detekce barevných vad ( ang. dye penetrant inspekce ) a luminiscenční kontrola ( ang. fluorescent penetrant inspekce ). [13]  

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 4 Informační list o lidském zdraví: Krypton (PDF). Národní laboratoř Argonne (srpen 2005). Získáno 25. listopadu 2006. Archivováno z originálu 20. prosince 2009. (neurčitý)
2. ↑ Pinellas Plant - Pracovní environmentální dávka . cdc.gov
3. ↑ Pinellas Plant – Occupational Environmental Dose rev1 Archivováno 26. března 2021 na Wayback Machine . cdc.gov. Získáno 25. 7. 2013.
4. ↑ 1 2 Výsledky: Byly nalezeny 3 různé možnosti rozpadu Archivováno 25. července 2013 na Wayback Machine . H. Sievers, Nuclear Data Sheets 62,271 (1991)
5. ↑ Černobylská katastrofa Archivována 11. dubna 2015 na Wayback Machine . Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu (1986-04-26). Získáno 25. 7. 2013.
6. ↑ Kalinowski, Martin B.; Sartorius, Hartmut; Uhl, Stefan & Weiss, Wolfgang (2004), Závěry o separaci plutonia z atmosférického kryptonu-85 měřeného v různých vzdálenostech od závodu na přepracování v Karlsruhe , Journal of Environmental Radioactivity vol. 73 (2): 203–22, PMID 15023448 , DOI 10.1 /j.jenvrad.2003.09.002 
7. ↑ Krypton-85 (PDF) . Spectragases.com (2004-12-30). Získáno 25. 7. 2013.
8. ↑ 1 2 Typy lamp , European Lamp Companies Federation , < http://www.elcfed.org/2_lighting_types.html > . Získáno 6. listopadu 2012. Archivováno z originálu 6. listopadu 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 > . Získáno 6. listopadu 2012. Archivováno z originálu 6. listopadu 2012. 
10. ↑ NRPB a GRS (2001), Přeprava spotřebního zboží obsahujícího malá množství radioaktivních materiálů , Evropská komise , < http://ec.europa.eu/energy/nuclear/transport/doc/final-version-study1.pdf > . Získáno 6. listopadu 2012. Archivováno 25. listopadu 2011 na Wayback Machine 
11. ↑ Posouzení radiologického dopadu přepravy a likvidace žárovek obsahujících tritium, krypton-85 a radioizotopy thoria , Health Protection Agency, 2011 , < http://www.hpa.org.uk/web/HPAwebFile/HPAweb_C/ 1287143225736 > . Získáno 6. listopadu 2012. Archivováno z originálu 6. listopadu 2012. 
12. ↑ Elektronová elektronka stabilizátoru napětí 5651 Sylvania Archivováno 4. března 2016 na Wayback Machine . Oddmix.com (2013-05-15). Získáno 25. 7. 2013.
13. ↑ Glatz, Josef. Krypton Gas Penetrant Imaging – cenný nástroj pro zajištění strukturální integrity součástí leteckých motorů . Americká společnost pro nedestruktivní testování