Tritium

Tritium ( andre græsk τρίτος "tredje") er en radioaktiv isotop af brint . Benævnt T eller 3 H. _ Tritiums kerne består af en proton og to neutroner , det kaldes en triton .

I naturen dannes tritium i de øverste lag af atmosfæren , når partikler af kosmisk stråling kolliderer med atomkerner, for eksempel nitrogen [3] . I henfaldsprocessen bliver tritium til 3 He med emission af en elektron og en antineutrino ( beta-henfald ), en halveringstid på  12,32 år. Den tilgængelige henfaldsenergi er meget lav (18,59 keV), den gennemsnitlige elektronenergi er 5,7 keV.

Tritium blev opdaget af de engelske videnskabsmænd Ernest Rutherford , Markus Oliphant og Paul Harteck i 1934 . Navnet på denne isotop blev foreslået i tilfælde af opdagelse allerede før den, den 15. juni 1933, Urey , Murphy og Brickwedde i samme brev til redaktøren af ​​det videnskabelige tidsskrift "The Journal of Chemical Physics", hvor de foreslog navne for to kendte isotoper af brint- protium og deuterium [4] [5] . Det bruges i biologi og kemi som et radioaktivt mærke , i eksperimenter til at studere neutrinoers egenskaber , i termonukleare våben som en kilde til neutroner og samtidig termonukleært brændstof, i geologi til datering af naturlige farvande. Industrielt tritium opnås ved at bestråle lithium-6 med neutroner i atomreaktorer i henhold til følgende reaktion:

.

Strålingsfare ved tritium

Tritium har en halveringstid på (12,32 ± 0,02) år [2] . Nedbrydningsreaktionen af ​​tritium har følgende form:

.

I dette tilfælde frigives 18,59 keV energi, hvoraf elektronen ( beta-partiklen ) i gennemsnit står for 5,7 keV, og  resten for elektronen antineutrino . De genererede beta-partikler forplanter sig i luften med kun 6,0 mm og kan ikke engang overvinde det øverste lag af menneskelig hud [6] .

På grund af tritiums lave henfaldsenergi fastholdes de udsendte elektroner godt selv af de enkleste barrierer såsom tøj eller kirurgiske gummihandsker. Imidlertid udgør denne isotop en strålingsfare gennem indånding, indtagelse med mad, absorption gennem huden. Et enkelt tilfælde af brug af tritiumvand fører ikke til en langvarig ophobning af tritium i kroppen, da dets halveringstid  er fra 7 til 14 dage [7] [8] .

Produktion og efterspørgsel

Det viser en rapport fra Institut for Energi- og Miljøforskning1996 er der siden 1955 produceret omkring 225 kg tritium i USA [9] . I slutningen af ​​det 20. - begyndelsen af ​​det 21. århundrede udføres driftstiden ved Watts Bar-1 ved bestråling med TPBAR ( engelske  tritium-producerende brændbare absorberstave ), det er også planlagt at bruge atomkraftværket Sequoia . Forarbejdning og separation af tritium udføres på Tritium Extraction Facility, Savannah River [10] .

I USSR og Rusland blev tritium produceret ved AI, AV-3, OK-180, OK-190, RUSLAN, L-2 reaktorer; isotopen er isoleret ved RT-1-anlægget ( PO Mayak ) [11] [12] .

Betydelige mængder tritium (op til 2,5-3,5 kg) til civile anvendelser produceres af Canada ved 21 tungtvandsreaktorer. Isotopisolering - Ontario Hydro, Darlington [13] .

Verdens kommercielle behov for tritium i 1995 er omkring 400 g årligt, og yderligere 2 kg var påkrævet for at opretholde det amerikanske atomarsenal [14] (7 kg for alle verdens militærforbrugere). Omkring 4 kg tritium om året dannes på atomkraftværker, men udvindes ikke [15] .

Store mængder tritium vil være nødvendige for fusionskraft : for eksempel vil ITER kræve mindst omkring 3 kg tritium, DEMO vil kræve 4-10 kg [16] . En hypotetisk tritiumreaktor ville forbruge 56 kg tritium for at producere 1 GWh elektricitet, mens verdens tritiumreserver i 2003 kun var 18 kg [16] .

Ifølge Jan Beranek, en politiker og aktivist fra Greenpeace og det tjekkiske Grønne Parti , kostede produktionen af ​​et kilo tritium i 2010 30 millioner dollars [17] .

Ansøgning

I 2012 introducerede det canadiske firma City Labs tritium-baserede ultra-lav-effekt radioisotop-elektricitetsgeneratorer, der er i stand til at drive forskellige mikroelektroniske enheder såsom RFID - tags, autonome sensorer og medicinske implantater . Ved en pris på omkring 1.000 dollars er levetiden for en generator omkring 20 år [18] .

Tritium bruges i baggrundslyskilder i militære og civile enheder.

Bruges også til at skabe indledende ionisering i xenonbuelamper , nogle neonlamper designet til lavspændingsdrift, gnistgab . Det tilsættes til gasblandingens arbejdsgasblanding ved små aktiviteter (op til 0,1 μCi).

Se også

• Protium
• Deuterium
• Tungt vand
• tritium vand

Noter

1. ↑ 1 2 3 4 Audi G. , Wapstra AH , Thibault C. AME2003-atommasseevalueringen (II). Tabeller, grafer og referencer  (engelsk)  // Kernefysik A . - 2003. - Bd. 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-evalueringen af ​​nukleare og henfaldsegenskaber  // Nuclear Physics A. - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
3. ↑ Arkiveret kopi (link ikke tilgængeligt) . Hentet 23. november 2014. Arkiveret fra originalen 29. november 2014. (ubestemt) 
4. ↑ Urey HC, Murphy GM, Brickwedde FG Et navn og symbol for H 2*  //  Journal of Chemical Physics  : tidsskrift. - 1933. - Bd. 1 . - S. 512-513 . - doi : 10.1063/1.1749325 .
5. ↑ Dan O'Leary. The deeds to deuterium  (engelsk)  // Nature Chemistry  : journal. - 2012. - Bd. 4 . — S. 236 . - doi : 10.1038/nchem.1273 .
6. ↑ Nuklidsikkerhedsdatablad: Hydrogen-3 (link ikke tilgængeligt) . ehso.emory.edu. Hentet 12. juli 2014. Arkiveret fra originalen 20. maj 2013. (ubestemt) 
7. ↑ Baggrundsinformation om tritium , strålingsbeskyttelsesgrænser og drikkevandsstandarder  . USNRC (februar 2011). Hentet 5. oktober 2012. Arkiveret fra originalen 14. oktober 2012.
8. ↑ R.V. Osborne. Gennemgang af Greenpeace-rapporten: "Tritium Hazard Report: Pollution and Radiation Risk from Canadian Nuclear Facilities"  (engelsk) (pdf). Canadian Nuclear Association (august 2007). Hentet 5. oktober 2012. Arkiveret fra originalen 14. oktober 2012.
9. ↑ Hisham Zerriffi. Tritium: De miljømæssige, sundhedsmæssige, budgetmæssige og strategiske virkninger af Energiministeriets beslutning om at producere  tritium . Institut for Energi- og Miljøforskning(januar 1996). Hentet 15. september 2010. Arkiveret fra originalen 26. december 2018. fuld tekst Arkiveret 13. november 2013 på Wayback Machine
10. ↑ Mikhail Storozhevoy. Behandlet tritium . ATOMINFO.RU (28. oktober 2010). Hentet 13. november 2013. Arkiveret fra originalen 13. november 2013. (ubestemt)
11. ↑ Produktion af plutonium og tritium til atomvåben (utilgængeligt link) . Strategiske atomvåben fra USSR og Rusland. Hentet 13. november 2013. Arkiveret fra originalen 13. november 2013. (ubestemt) 
12. ↑ Beckman. 6. REAKTORER TIL FREMSTILLING AF TRITIUM . Hentet 13. november 2013. Arkiveret fra originalen 13. november 2013. (ubestemt)
13. ↑ Martin B. Kalinowski, Lars C. Colschen International kontrol med tritium for at forhindre horisontal spredning og for at fremme atomnedrustning Arkiveret 13. november 2013 på Wayback Machine // Science & Global Security, 1994, vol. 5, s. 131-203
14. ↑ Hisham Zerriffi. Tritium: De miljømæssige, sundhedsmæssige, budgetmæssige og strategiske virkninger af Energiministeriets beslutning om at producere  tritium . Institut for Energi- og Miljøforskning (1996). Hentet 13. november 2013. Arkiveret fra originalen 19. oktober 2014.
15. ↑ International kontrol med tritium for nuklear ikke-spredning og nedrustning arkiveret 20. januar 2019 på Wayback Machine , CRC Press, 2004, side 15
16. ↑ 1 2 Tritium-forsyningsovervejelser Arkiveret den 11. oktober 2010 på Wayback Machine , LANL, 2003. "ITER opstartsbeholdning estimeret til at være ~3 Kg"
17. ↑ Alasdair Cross. Er fusionskraft virkelig levedygtig?  (engelsk) (5. marts 2010). Hentet 19. januar 2019. Arkiveret fra originalen 26. september 2015. BBC News - Er fusionskraft virkelig levedygtig? Arkiveret 26. september 2015 på Wayback Machine
18. ↑ Essential Batteries: The Power of Tritium . Magasinet " Popular Mechanics " (27. august 2012). "Større knoer bruger de radioaktivt henfald til at generere elektricitet - i små mængder, men kontinuerligt i mindst tyve år. ... prisen forbliver på $1.000 indtil videre." Hentet 13. november 2013. Arkiveret fra originalen 13. november 2013. (ubestemt)

Links

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk catalansk Fantastisk norsk Stor russer jorden rundt Britannica (online) Universalis
I bibliografiske kataloger	GND : 4186243-0 J9U : 987007551114805171 LCCN : sh85137936 NDL : 00573323