Tritiu

Tritiul ( în altă greacă τρίτος „a treia”) este un izotop radioactiv al hidrogenului . Notat T sau 3 H. _ Nucleul tritiului este format dintr-un proton și doi neutroni , se numește triton .

În natură, tritiul se formează în straturile superioare ale atmosferei atunci când particulele de radiație cosmică se ciocnesc cu nucleele atomilor, de exemplu, azotul [3] . În procesul de dezintegrare , tritiul se transformă în 3 He cu emisia unui electron și a unui antineutrin ( dezintegrare beta ), un timp de înjumătățire de  12,32 ani. Energia de dezintegrare disponibilă este foarte mică (18,59 keV), energia medie a electronilor este de 5,7 keV.

Tritiul a fost descoperit de oamenii de știință englezi Ernest Rutherford , Markus Oliphant și Paul Harteck în 1934 . Denumirea acestui izotop a fost propusă în caz de descoperire chiar înaintea lui, la 15 iunie 1933, Urey , Murphy și Brickwedde, în aceeași scrisoare către editorul revistei științifice „The Journal of Chemical Physics”, unde au propus nume pentru doi izotopi cunoscuți ai hidrogenului - protiu și deuteriu [4] [5] . Este folosit în biologie și chimie ca etichetă radioactivă , în experimente pentru studiul proprietăților neutrinilor , în armele termonucleare ca sursă de neutroni și în același timp combustibil termonuclear, în geologie pentru datarea apelor naturale. Tritiul industrial se obține prin iradierea litiului-6 cu neutroni în reactoare nucleare, conform următoarei reacții:

.

Pericol de radiație al tritiului

Tritiul are un timp de înjumătățire de (12,32 ± 0,02) ani [2] . Reacția de descompunere a tritiului are următoarea formă:

.

În acest caz, se eliberează 18,59 keV de energie, din care electronul ( particula beta ) reprezintă o medie de 5,7 keV, iar  restul pentru antineutrino electronic . Particulele beta generate se propagă în aer cu doar 6,0 mm și nici măcar nu pot depăși stratul superior al pielii umane [6] .

Datorită energiei scăzute de degradare a tritiului, electronii emiși sunt bine reținuți chiar și de cele mai simple bariere, cum ar fi îmbrăcămintea sau mănușile chirurgicale de cauciuc. Cu toate acestea, acest izotop prezintă un pericol de radiații prin inhalare, ingerare cu alimente, absorbție prin piele. Un singur caz de utilizare a apei cu tritiu nu duce la o acumulare pe termen lung a tritiului în organism, deoarece timpul său de înjumătățire  este de la 7 la 14 zile [7] [8] .

Producția și cererea

Potrivit unui raport al Institutului pentru Cercetări Energetice și de Mediu1996, aproximativ 225 kg de tritiu au fost produse în SUA din 1955 [9] . La sfârșitul secolului al XX-lea - începutul secolului al XXI-lea, timpul de funcționare se realizează la Watts Bar-1 prin iradiere cu TPBAR ( tije absorbante ardabile producătoare de tritiu englezești  ), fiind planificată și utilizarea centralei nucleare Sequoia. . Prelucrarea și separarea tritiului se realizează la instalația de extracție a tritiului, râul Savannah [10] .

În URSS și Rusia, tritiul a fost produs la reactoarele AI, AV-3, OK-180, OK-190, RUSLAN, L-2; izotopul este izolat la planta RT-1 ( PO Mayak ) [11] [12] .

Cantități semnificative de tritiu (până la 2,5-3,5 kg) pentru aplicații civile sunt produse de Canada la 21 de reactoare cu apă grea. Izolarea izotopilor - Ontario Hydro, Darlington [13] .

Necesarul comercial mondial de tritiu în 1995 este de aproximativ 400 g anual, iar încă 2 kg au fost necesare pentru a menține arsenalul nuclear american [14] (7 kg pentru toți consumatorii militari mondiali). La centralele nucleare se formează aproximativ 4 kg de tritiu pe an, dar nu se extrage [15] .

Pentru puterea de fuziune vor fi necesare cantități mari de tritiu : de exemplu, ITER va necesita cel puțin aproximativ 3 kg de tritiu, DEMO va necesita 4-10 kg [16] . Un reactor ipotetic cu tritiu ar consuma 56 kg de tritiu pentru a produce 1 GWh de energie electrică, în timp ce rezervele mondiale de tritiu în 2003 erau de doar 18 kg [16] .

Potrivit lui Jan Beranek, un politician și activist de la Greenpeace și Partidul Verzilor Cehi , în 2010, producția unui kilogram de tritiu a costat 30 de milioane de dolari [17] .

Aplicație

În 2012, firma canadiană City Labs a introdus generatoare de electricitate cu radioizotopi de putere ultra-scăzută pe bază de tritiu, capabile să alimenteze diverse dispozitive microelectronice, cum ar fi etichete RFID , senzori autonomi și implanturi medicale . La un preț de aproximativ 1.000 USD, durata de viață a unui generator este de aproximativ 20 de ani [18] .

Tritiul este utilizat în sursele de iluminare din spate în dispozitivele militare și civile.

De asemenea, folosit pentru a crea ionizare inițială în lămpile cu arc cu xenon , unele lămpi cu neon concepute pentru funcționare la tensiune joasă, eclatoare . Se adaugă la amestecul de gaz de lucru al dispozitivului de descărcare a gazelor în activități mici (până la 0,1 μCi).

Vezi și

• Protium
• Deuteriu
• Apa grea
• apă cu tritiu

Note

1. ↑ 1 2 3 4 Audi G. , Wapstra AH , Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tabele, grafice și referințe  (engleză)  // Fizica nucleară A . - 2003. - Vol. 729 . - P. 337-676 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003 . - Cod .
2. ↑ 1 2 3 Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH Evaluarea NUBASE a proprietăților nucleare și de dezintegrare  // Nuclear Physics A . - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - Cod biblic .
3. ↑ Copie arhivată (link nu este disponibil) . Consultat la 23 noiembrie 2014. Arhivat din original pe 29 noiembrie 2014. (nedefinit) 
4. ↑ Urey HC, Murphy GM, Brickwedde FG Un nume și simbol pentru H 2*  //  Journal of Chemical Physics  : journal. - 1933. - Vol. 1 . - P. 512-513 . - doi : 10.1063/1.1749325 .
5. ↑ Dan O'Leary. The deeds to deuterium  (engleză)  // Nature Chemistry  : journal. - 2012. - Vol. 4 . — P. 236 . - doi : 10.1038/nchem.1273 .
6. ↑ Fișa cu date de securitate pentru nuclizi: Hidrogen-3 (link nu este disponibil) . ehso.emory.edu. Consultat la 12 iulie 2014. Arhivat din original la 20 mai 2013. (nedefinit) 
7. ↑ Documente de referință privind tritiul , limitele de protecție împotriva radiațiilor și standardele pentru apă potabilă  . USNRC (februarie 2011). Consultat la 5 octombrie 2012. Arhivat din original pe 14 octombrie 2012.
8. ↑ R.V. Osborne. Revizuirea raportului Greenpeace: „Raportul de pericol de trițiu: Riscul de poluare și radiații din instalațiile nucleare canadiene”  (engleză) (pdf). Asociația Nucleară din Canada (august 2007). Consultat la 5 octombrie 2012. Arhivat din original pe 14 octombrie 2012.
9. ↑ Hisham Zerriffi. Tritiu: Efectele de mediu, sănătate, bugetare și strategice ale deciziei Departamentului de Energie de a produce  tritiu . Institutul de Cercetări Energetice și de Mediu(ianuarie 1996). Consultat la 15 septembrie 2010. Arhivat din original la 26 decembrie 2018. text integral Arhivat 13 noiembrie 2013 la Wayback Machine
10. ↑ Mihail Storojevoy. Tritiu tratat . ATOMINFO.RU (28 octombrie 2010). Consultat la 13 noiembrie 2013. Arhivat din original pe 13 noiembrie 2013. (nedefinit)
11. ↑ Producția de plutoniu și tritiu pentru arme nucleare (link inaccesibil) . Armele nucleare strategice ale URSS și Rusiei. Consultat la 13 noiembrie 2013. Arhivat din original pe 13 noiembrie 2013. (nedefinit) 
12. ↑ Beckman. 6. REACTORI PENTRU PRODUCEREA DE TRITIU . Consultat la 13 noiembrie 2013. Arhivat din original pe 13 noiembrie 2013. (nedefinit)
13. ↑ Martin B. Kalinowski, Lars C. Colschen International Control of Tritium to Prevent Horizontal Proliferation and to Foster Nuclear Disarmament Arhivat 13 noiembrie 2013 la Wayback Machine // Science & Global Security, 1994, vol. 5, pp. 131-203
14. ↑ Hisham Zerriffi. Tritiu: Efectele de mediu, sănătate, bugetare și strategice ale deciziei Departamentului de Energie de a produce  tritiu . Institutul de Cercetări Energetice și de Mediu (1996). Consultat la 13 noiembrie 2013. Arhivat din original la 19 octombrie 2014.
15. ↑ International Control of Tritium for Nuclear Nonproliferation and Disarmament Arhivat 20 ianuarie 2019 la Wayback Machine , CRC Press, 2004, pagina 15
16. ↑ 1 2 Tritium Supply Considerations Arhivat la 11 octombrie 2010 la Wayback Machine , LANL, 2003. „Inventarul de pornire ITER estimat la ~3 kg”
17. ↑ Alasdair Cross. Este cu adevărat viabilă puterea de fuziune?  (engleză) (5 martie 2010). Consultat la 19 ianuarie 2019. Arhivat din original la 26 septembrie 2015. BBC News - Este energia de fuziune cu adevărat viabilă? Arhivat pe 26 septembrie 2015 la Wayback Machine
18. ↑ Essential Batteries: The Power of Tritium . Revista „ Mecanici populare ” (27 august 2012). „De mărimea unui deget, folosesc descompunerea radioactivă pentru a genera electricitate – în cantități mici, dar continuu timp de cel puțin douăzeci de ani. … prețul rămâne la 1.000 de dolari pentru moment.” Consultat la 13 noiembrie 2013. Arhivat din original pe 13 noiembrie 2013. (nedefinit)

Link -uri

Dicționare și enciclopedii	mare danez Mare catalană Mare norvegian Rusă mare in jurul lumii Britannica (online) Universalis
În cataloagele bibliografice	GND : 4186243-0 J9U : 987007551114805171 LCCN : sh85137936 NDL : 00573323