 |
Определение отдельных радионуклидов
|
|
|
|
Т р и т и й
Радиоактивный изотоп водорода, получаемый искусственно облучением лития тепловыми нейтронами. Тритий - бесцветный газ, мягкий бета-излучатель, ядро состоит из одного протона и двух нейтронов. Максимальный пробег бета частиц трития в воздухе 0,7 мг/см2. Максимальная энергия частиц - 18 кэВ. Период полураспада – 12,33 года, удельная активность - 96,20 Ки/г.
Содержание в природе. Тритий образуется в верхних слоях атмосферы в результате взаимодействия нейтронов вторичного космического излучения с ядрами атомов азота; термоядерных реакций, осуществляемых на энергетических комплексах и при ядерных испытаниях.
Годовая продукция космогенного трития - (5,55 – 11,1)×1010 МБк.
Общее количество трития на планете - (92,5-185,0)×1010 МБк.
Средний естественный уровень трития в поверхностном слое воды океанов – 0,74×10-5 Бк/г.
Методы определения. Определения трития в объектах внешней среды основано на выделении водной фазы почвы, растительности и биосубстратов. Водную фазу, обогащенную тритием, очищают от продуктов деления с последующим определением активности трития на жидкостном сцинтилляционном счетчике.
К а л и й
Природный калий состоит из трех изотопов, двух стабильных 39К (93,08%) и 41К (6,91%) и одного радиоактивного - 40К (0,01%). Период полураспада – 1,32×109 лет со средней энергией излучения частиц 523 кэВ. Известно 9 радиоактивных искусственных изотопов с массовыми числами 37, 42-44.
Содержание в природе. 40К содержится в живых организмах и своим излучением создает естественное (фоновое) облучение. Остальные радиоактивные изотопы К в природе не встречаются. 42К используется как индикатор в аналитической химии, биологии, медицине.
|
|
|
Методы определения. В окружающей среде растительности, почве и молоке К определяют на фотометре со светофильтрами по резонансным линиям 766,5 – 769,9 нм. По данным измерения стандартных растворов строят график зависимости между показаниями прибора и концентрацией в растворе.
Ц е з и й
Природный цезий состоит из одного стабильного изотопа 133Cs. Известны 23 радиоактивных изотопа цезия с массовыми числами 123-132, 134-144. Наибольшее практическое значение имеет 137Cs. Период полураспада 30,1 года, максимальная энергии b-частиц - 514 кэВ, g-квантов (моноэнергетичен) - 661 кэВ. В небольших количествах радиоактивные изотопы цезия содержатся практически во всех объектах внешней среды.
Получение. Образуется при делении ядер атомов тяжелых элементов при ядерных реакциях на АЭС и при взрывах, а также при помощи ускорителей заряженных частиц. Промышленное получение цезия осуществляют выделением из смеси осколочных продуктов различными методами. В растворе продуктов деления урана двухгодичной давности содержание цезия 137 составляет 4,85%, в растворе пятилетней давности - 15,2% суммарной активности. В свежих продуктах деления урана содержится до 6% изотопов цезия.
Применяется в химических и радиобиологических исследованиях, в g-дефектоскопии, в радиационной технологии 137Сs используют в качестве источника g-излучения.
Метод определения. В объектах внешней среды определение цезия 137 проводят путем g-спектрометрии или радиохимическими методами путем предварительного концентрирования с последующим осаждением на носителях.
С т р о н ц и й
Природный стронций состоит из смеси стабильных изотопов: 84Sr (0,56%), 86Sr (9,86%), 87Sr (7,02%), 88Sr (82,56%). Известны радиоактивные изотопы с массовыми числами 77-83, 85, 89-99. Наибольший токсикологический интерес представляет 90Sr с периодом полураспада 28,1 года. Чистый b-излучатель, средняя энергия бета частиц - 196 кэВ.
|
|
|
Содержание в природе. 90Sr как аналог кальция активно участвует в обмене веществ растений и животных. Из стратосферы стронций в виде глобальных выпадений попадает на почву, в растения стронций может поступать непосредственно при прямом загрязнении листьев из почвы через корни. Относительно большое количество радионуклидов накапливают бобовые и злаки.
Образуется при делении 235U в ядерно-энергетических установках и при взрывах. Благодаря медленному распаду относительное содержание 90Sr в смеси продуктов деления урана постепенно увеличивается: через 3 месяца на долю стронция приходится около 13% суммарной активности, через 15-20 лет - 25%.
Антропогенные источники поступления в окружающую среду. Стронций, образующийся в ядерных реакторах, может поступать в теплоноситель. При очистке теплоносителя - в газообразные и жидкие отходы. В результате крупных ядерных испытаний и аварий на АЭС.
Методы определения. Радиоактивный стронций определяют по дочернему иттрию, который осаждается в виде оксалатов (при загрязнении радионуклидом менее одного года) и другими методами с последующим определением активности на низкофоновых установках.
Ц е р и й
Природные изотопы 136Се (0,195%), 138Се (0,265%), 140Се (88,45%), 142Се (11,10%). Известны искусственные радиоактивные изотопы с массовыми числами 129-135, 137, 139, 141, 134-148. Радиоактивные изотопы церия получают в ядерном реакторе при делении ядер атомов тяжелых элементов или при ядерных взрывах. Содержание изотопов церия в неразделенной смеси продуктов деления составляют 6 %. Интерес представляет 144Се, применяемый в медицине, период полураспада 284,3 суток, чистый b-излучатель. Энергия излучения b-частиц - 91 кэВ.
Методы определения. Определение содержания 144Се в объектах окружающей среды проводят по g-, b-излучению на b-g-радиометрах или спектрометре. При радиохимическом определении в объектах внешней среды 141Се и 144Се основано на групповом осаждении изотопов редкоземельных элементов с носителем лантаном в виде оксалатов и гидрооксидов с последующим разделением.
П л у т о н и й
Характеристика изотопов. Стабильных изотопов не обнаружено. Известны радиоактивные изотопы с массовыми числами 232-246. Практическое значение имеют 238Pu и 239Pu. 239Pu - период полураспада 24360 лет, испускает a-частицы с энергией 5,15 мэВ.
|
|
|
Содержание в природе. 239Pu в природе образуется в урановых рудах в результате действие нейтронов на 238U; его содержание в рудах колеблется от 0,4 до 15 частей элемента на 1×1012 частей урана. Изотопы плутония получают в урановых реакторах. Также образуется при испытаниях ядерного оружия. Антропогенными источниками поступления в окружающую среду, являются испытания ядерного оружия, некоторые этапы ядерного топливного цикла, аварии на атомных электростанциях, связанные с разгерметизацией ядерных систем. Производство и переработка ядерного топлива, захоронение радиоактивных отходов также является источником поступления плутония в окружающую среду.
Авария на Чернобыльской АЭС в 1986 году привела к загрязнению плутонием наряду с другими радионуклидами значительных территорий.
Методы определения. В окружающей среде для количественного определения плутония используют кулонометрический (чувствительность 5×10-9 г/мл), люминесцентный (5×10-9 г/мл), радиометрические с адсорбцией на сцинтилляторе или после предварительного концентрирования 239Pu до содержания 1,9 Бк/л и другие методы.
У г л е р о д
Природный углерод состоит из смеси двух стабильных изотопов 12C (98,0992%) и 13С (1,108%). Известно 6 радиоактивных изотопов с массовыми числами 9-11 и 14-16. Наибольшее значение с точки зрения радиационной опасности представляет долгоживущий изотоп 14С, количество которого в природной смеси изотопов углерода составляет 1×10-10 %. Максимальный пробег b-частиц в веществе очень мал - 31мг/см2. Максимальная энергия b-частиц составляет 155 кэВ. Получают при облучении 14N нейтронами.
Антропогенные источники поступления 14С в окружающую среду в основном - выбросы и сточные воды АЭС. Выброс изотопа 14С из реакторов с графитовым замедлителем оценивается в 100 ГБк/МВт×год, из реакторов типа РБМК, ВВЭР и др. - 220-370 МБк/МВт×год. 14С является также одним из компонентов по регенерации ядерного топлива. В отработавших ТВЭЛах содержится до 75% 14C, образовавшегося в результате нейтронной активации примесей топлива и теплоносителя.
|
|
|
При попадании в окружающую среду 14С участвует в фотосинтезе, накапливается в растениях, хорошо мигрирует по пищевым цепочкам. 10% 14С из атмосферы поглощается наземными биоценозами. Остальные 90% 14C фиксируются морскими организмами, в основном фитопланктоном.
Методы определения. Определение содержания 14С в объектах окружающей среды основано на превращении исходного органического вещества в бензол, являющегося растворителем жидкой сцинтилляционной системы. Измерение активности 14С проводится на жидкостном сцинтилляционном счетчике.
Й о д
Природный изотоп йода - 127I. Известны радиоактивные изотопы с массовыми числами 115-126, 128-141. С точки зрения радиационной опасности интерес представляет 131I, 132I, 133I, 129I.
Содержание в природе. 129I, 131I, 132I, 133I образуется в реакциях деления урана и плутония с выходом соответственно 0,8, 3,1, 4,7, 6,9%.
Применение. 131I и 125I применяется в физической химии, биологии, медицине.
Антропогенными источниками поступления в окружающую среду радиоактивного йода являются ядерные взрывы и атомные электростанции. Йод характеризуется высокой миграционной способностью. Поступая во внешнюю среду, он включается в биологические цепи миграции, становится источником внешнего и внутреннего облучения.
Методы определения. В объектах внешней среды наличие йода определяют по данным радиометрических и спектрометрических исследований. При использовании радиохимических методов, йод переводится в состояние с последующей экстракцией и выделением йодистого серебра.
|
|
|
