Tritium

Tritium ( jiné řecké τρίτος „třetí“) je radioaktivní izotop vodíku . Označeno T nebo 3 H. _ Jádro tritia se skládá z protonu a dvou neutronů , nazývá se triton .

V přírodě se tritium tvoří v horních vrstvách atmosféry , když se částice kosmického záření srazí s jádry atomů, například dusíku [3] . V procesu rozpadu se tritium mění na 3 He s emisí elektronu a antineutrina ( beta rozpad ), poločas rozpadu  12,32 let. Dostupná energie rozpadu je velmi nízká (18,59 keV), průměrná energie elektronu je 5,7 keV.

Tritium objevili angličtí vědci Ernest Rutherford , Markus Oliphant a Paul Harteck v roce 1934 . Název pro tento izotop byl navržen v případě objevu ještě před ním, 15. června 1933, Urey , Murphy a Brickwedde ve stejném dopise editorovi vědeckého časopisu „The Journal of Chemical Physics“, kde navrhli názvy pro dva známé izotopy vodíku - protium a deuterium [4] [5] . Používá se v biologii a chemii jako radioaktivní značka , při experimentech ke studiu vlastností neutrin , v termonukleárních zbraních jako zdroj neutronů a zároveň termonukleárního paliva, v geologii pro datování přírodních vod. Průmyslové tritium se získává ozařováním lithia-6 neutrony v jaderných reaktorech podle následující reakce:

.

Radiační nebezpečí tritia

Tritium má poločas rozpadu (12,32 ± 0,02) let [2] . Rozpadová reakce tritia má následující formu:

.

V tomto případě se uvolní 18,59 keV energie, z čehož na elektron ( beta částice ) připadá v průměru 5,7 keV a  zbytek na elektronové antineutrino . Vzniklé beta částice se šíří vzduchem pouze o 6,0 mm a nedokážou překonat ani svrchní vrstvu lidské kůže [6] .

Díky nízké energii rozpadu tritia jsou emitované elektrony dobře zadrženy i těmi nejjednoduššími bariérami, jako je oblečení nebo gumové chirurgické rukavice. Tento izotop však představuje radiační nebezpečí při vdechování, požití s ​​jídlem, absorpci kůží. Jediný případ použití tritiové vody nevede k dlouhodobé akumulaci tritia v těle, protože její poločas  je od 7 do 14 dnů [7] [8] .

Výroba a poptávka

Vyplývá to ze zprávy Institutu pro výzkum energetiky a životního prostředí1996 bylo v USA od roku 1955 vyrobeno asi 225 kg tritia [9] . Koncem 20. - počátkem 21. století probíhá provozní doba na Watts Bar-1 ozařováním TPBAR ( anglicky  tritium-producing burnable absorber tyče ), dále se plánuje využití jaderné elektrárny Sequoia . Zpracování a separace tritia se provádí v zařízení na těžbu tritia v řece Savannah [10] .

V SSSR a Rusku se tritium vyrábělo v reaktorech AI, AV-3, OK-180, OK-190, RUSLAN, L-2; izotop je izolován v závodě RT-1 ( PO Mayak ) [11] [12] .

Značné množství tritia (až 2,5-3,5 kg) pro civilní aplikace vyrábí Kanada na 21 těžkovodních reaktorech. Izotopová izolace - Ontario Hydro, Darlington [13] .

Světová komerční potřeba tritia v roce 1995 je asi 400 g ročně a další 2 kg byly vyžadovány pro udržení amerického jaderného arzenálu [14] (7 kg pro všechny světové vojenské spotřebitele). V jaderných elektrárnách se ročně tvoří asi 4 kg tritia, ale netěží se [15] .

Energie z fúze bude vyžadovat velké množství tritia : například ITER bude vyžadovat alespoň asi 3 kg tritia, DEMO bude vyžadovat 4–10 kg [16] . Hypotetický tritiový reaktor by na výrobu 1 GWh elektřiny spotřeboval 56 kg tritia, zatímco světové zásoby tritia v roce 2003 byly pouze 18 kg [16] .

Podle Jana Beránka, politika a aktivisty z Greenpeace a Strany zelených , stála v roce 2010 výroba jednoho kilogramu tritia 30 milionů dolarů [17] .

Aplikace

V roce 2012 představila kanadská firma City Labs generátory radioizotopové elektřiny s ultranízkým výkonem na bázi tritia, které jsou schopné napájet různá mikroelektronická zařízení, jako jsou štítky RFID , autonomní senzory a lékařské implantáty . Při ceně kolem 1000 $ je životnost generátoru asi 20 let [18] .

Tritium se používá ve zdrojích podsvícení ve vojenských a civilních zařízeních.

Používá se také k vytvoření počáteční ionizace v xenonových obloukových výbojkách , některých neonových výbojkách určených pro nízkonapěťový provoz, jiskřiště . Přidává se do pracovní směsi plynů vypouštěcího zařízení v malých činnostech (do 0,1 μCi).

Viz také

• Protium
• Deuterium
• Těžká voda
• tritiová voda

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 4 Audi G. , Wapstra AH , Thibault C. Hodnocení atomové hmotnosti AME2003 (II). Tabulky, grafy a odkazy  (anglicky)  // Nuclear Physics A . - 2003. - Sv. 729 . - str. 337-676 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003 . - .
2. ↑ 1 2 3 Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH Hodnocení jaderných a rozpadových vlastností NUBASE  // Nukleární fyzika A. - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
3. ↑ Archivovaná kopie (odkaz není dostupný) . Získáno 23. listopadu 2014. Archivováno z originálu 29. listopadu 2014. (neurčitý) 
4. ↑ Urey HC, Murphy GM, Brickwedde FG Název a symbol pro H 2*  //  Journal of Chemical Physics  : journal. - 1933. - Sv. 1 . - str. 512-513 . - doi : 10.1063/1.1749325 .
5. ↑ Dan O'Leary. The deeds to deuterium  (anglicky)  // Nature Chemistry  : journal. - 2012. - Sv. 4 . — S. 236 . - doi : 10.1038/nchem.1273 .
6. ↑ Bezpečnostní list nuklidů: Vodík-3 (odkaz není k dispozici) . ehso.emory.edu. Získáno 12. července 2014. Archivováno z originálu 20. května 2013. (neurčitý) 
7. ↑ Podklad pro tritium , limity radiační ochrany a normy pro pitnou vodu  . USNRC (únor 2011). Získáno 5. října 2012. Archivováno z originálu 14. října 2012.
8. ↑ R.V. Osborne. Recenze zprávy Greenpeace: „Zpráva o nebezpečí tritia: Znečištění a radiační riziko z kanadských jaderných zařízení“  (anglicky) (pdf). Kanadská jaderná asociace (srpen 2007). Získáno 5. října 2012. Archivováno z originálu 14. října 2012.
9. ↑ Hisham Zerriffi. Tritium: Environmentální, zdravotní, rozpočtové a strategické dopady rozhodnutí ministerstva energetiky vyrábět  tritium . Ústav pro výzkum energetiky a životního prostředí(leden 1996). Získáno 15. září 2010. Archivováno z originálu 26. prosince 2018. plný text Archivováno 13. listopadu 2013 na Wayback Machine
10. ↑ Michail Storozhevoy. Ošetřené tritium . ATOMINFO.RU (28. října 2010). Získáno 13. listopadu 2013. Archivováno z originálu 13. listopadu 2013. (neurčitý)
11. ↑ Výroba plutonia a tritia pro jaderné zbraně (nepřístupný odkaz) . Strategické jaderné zbraně SSSR a Ruska. Získáno 13. listopadu 2013. Archivováno z originálu 13. listopadu 2013. (neurčitý) 
12. ↑ Beckman. 6. REAKTORY NA VÝROBU TTRITIA . Získáno 13. listopadu 2013. Archivováno z originálu 13. listopadu 2013. (neurčitý)
13. ↑ Martin B. Kalinowski, Lars C. Colschen International Control of Tritium to Prevent Horizontal Proliferation and Foster Nuclear Disarmament Archived 13. listopadu 2013 na Wayback Machine // Science & Global Security, 1994, vol. 5, str. 131-203
14. ↑ Hisham Zerriffi. Tritium: Environmentální, zdravotní, rozpočtové a strategické dopady rozhodnutí ministerstva energetiky vyrábět  tritium . Ústav pro výzkum energie a životního prostředí (1996). Získáno 13. listopadu 2013. Archivováno z originálu 19. října 2014.
15. ↑ Mezinárodní kontrola tritia pro nešíření jaderných zbraní a odzbrojení Archivováno 20. ledna 2019 ve Wayback Machine , CRC Press, 2004, strana 15
16. ↑ 1 2 Úvahy o zásobování tritiem Archivováno 11. října 2010 na Wayback Machine , LANL, 2003. „Spouštěcí inventář ITER se odhaduje na ~3 kg“
17. ↑ Alasdairův kříž. Je fúzní energie skutečně životaschopná?  (anglicky) (5. března 2010). Získáno 19. ledna 2019. Archivováno z originálu 26. září 2015. BBC News – Je energie z jaderné syntézy skutečně životaschopná? Archivováno 26. září 2015 na Wayback Machine
18. ↑ Základní baterie: Síla tritia . Časopis " Popular Mechanics " (27. srpna 2012). „Velikost kloubu, využívají radioaktivní rozpad k výrobě elektřiny – v malých množstvích, ale nepřetržitě po dobu nejméně dvaceti let. …cena zatím zůstává na 1000 dolarech.” Získáno 13. listopadu 2013. Archivováno z originálu 13. listopadu 2013. (neurčitý)

Odkazy

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Velká Katalánština Skvělý norský Velký Rus okolo světa Britannica (online) Universalis
V bibliografických katalozích	GND : 4186243-0 J9U : 987007551114805171 LCCN : sh85137936 NDL : 00573323