Cézium-137

A cézium-137 , más néven radiocézium  , a cézium kémiai elem 55-ös rendszámú és 137-es tömegszámú radioaktív nuklidja . Főleg maghasadás során keletkezik atomreaktorokban és nukleáris fegyverekben .

Ennek a nuklidnak egy grammjának aktivitása körülbelül 3,2 TBq .

Képződés és bomlás

A cézium-137 a 137 Xe nuklid β - bomlásának leányterméke (a felezési idő 3,818(13) [2] perc):

A cézium-137 béta-bomláson megy keresztül ( felezési ideje 30,17 év), amely először 137 m1-es Ba-izomert termel ( felezési idő 2,552 perc), amely stabil bárium 137 Ba izotóppal alakul :

 A bomlás az esetek 94,4 %-ában [3] %-ban a bárium-137 137 Bam nukleáris izomer közbenső képződésével megy végbe (felezési ideje 2,55 perc), amely viszont a kibocsátással alapállapotba kerül. egy gamma-kvantum , amelynek energiája 661, 7 keV (vagy egy konverziós elektron , amelynek energiája 661,7 keV, az elektron kötési energiájával csökkentve). Egy cézium-137 mag béta-bomlása során felszabaduló teljes energia 1175,63 ± 0,17 [1] keV.

Cézium-137 a környezetben

A cézium-137 környezetbe való kibocsátása főként nukleáris kísérletek és atomerőművi balesetek eredményeként következik be .

A cézium-137 a bioszféra radioaktív szennyeződésének egyik fő összetevője. Tartalmazza a radioaktív csapadékot, a radioaktív hulladékot, az atomerőművek hulladékát feldolgozó üzemek kibocsátását. A talaj és a fenéküledékek intenzíven felszívják; vízben főleg ionok formájában van. Megtalálható növényekben, állatokban és emberekben. A 137 Cs akkumulációs együttható az édesvízi algákban és a sarkvidéki szárazföldi növényekben, valamint a zuzmókban a legmagasabb . Az állatokban a 137 Cs főleg az izmokban és a májban halmozódik fel. A legmagasabb felhalmozódási együtthatót a rénszarvasoknál és az észak-amerikai vízimadaraknál figyelték meg . A gombákban halmozódik fel, amelyek közül számos ( vargánya , mohagomba , disznófű, keserűgomba , lengyel gomba ) a radiocézium "akkumulátorának" számít [ 4] .

Sugárbalesetek

• 1957-ben a Dél-Urálban történt baleset során egy radioaktívhulladék - tárolóban hőrobbanás történt, melynek következtében 74 PBq összaktivitású , ezen belül 0,2 PBq 137 Cs radionuklidok kerültek a légkörbe [5] .
• Az Egyesült Királyságban a Windscale reaktorban történt 1957-es balesetben 750 TBq radionuklid szabadult fel, amelyből 30 TBq 137 Cs volt.
• A dél-uráli Mayak vállalkozás radioaktív hulladékának technológiai kibocsátása a Techa folyóba 1950-ben 102 PBq volt, ebből 137 Cs 12,4 PBq [5] .
• A dél-uráli Karacsáj - tó árteréről 1967-ben 30 TBq-t távolítottak el a radionuklidok széléről. A 137 Cs 0,4 TBq-t jelentett [ 5] .
• A földkéreg mélyszondázása céljából a Földtani Minisztérium utasítására 1971. szeptember 19- én földalatti atomrobbanást hajtottak végre Galkino falu közelében , az Ivanovo régióban. A robbanás után 18 perccel a töltetet tartalmazó kúttól egy méterre vízből és sárból álló szökőkút keletkezett. Jelenleg a sugárzási teljesítmény körülbelül 3 millioentgen óránként, a cézium-137 és a stroncium-90 izotópjai továbbra is a felszínre kerülnek.
• 1985- ben sugárbaleset történt a Chazhma-öbölben (Primorye) - egy atomerőmű balesete a szovjet csendes-óceáni flotta nukleáris tengeralattjáróján, amely a környezet radioaktív szennyeződését, tizenegy halálát és több száz ember kitettségét okozta. emberek.
• 1986-ban a csernobili atomerőmű (ChNPP) balesete során 1850 PBq radionuklid szabadult ki a megsemmisült reaktorból , míg 270 PBq a radioaktív cézium részarányára esett. A radionuklidok terjedése bolygói méreteket öltött. Ukrajnában, Fehéroroszországban és az RSFSR Közép-gazdasági régiójában a Szovjetunió területén lerakott radionuklidok teljes mennyiségének több mint fele esett ki. A cézium-137 átlagos éves koncentrációja a felszíni levegőrétegben a Szovjetunió területén 1986-ban az 1963-as szintre emelkedett (1963-ban a radiocézium koncentrációjának növekedését figyelték meg a légköri nukleáris robbanások sorozata következtében 1961-1962 között) [6]
• 2011-ben a Fukusima-1 atomerőmű balesete során jelentős mennyiségű cézium-137 (akár 15 PBq [7] ) szabadult ki a megsemmisült reaktorból . Elterjedése elsősorban a Csendes-óceán vizein keresztül történik.
• 2013-ban az OJSC Elektrostal Nehézgépgyártó üzem Elektrostal üzemének kemencéjében a színesfém újraolvasztásakor egy cézium-137 forrású anyagot olvasztottak meg. A radioaktív anyagok légkörbe terjedése a színesfémek olvasztására szolgáló kemence szellőzőcsövén keresztül történt. [8]

Helyi fertőzések

Ismertek környezetszennyezési esetek a cézium-137 források egészségügyi és technológiai célú gondatlan tárolása következtében. A leghíresebb ebből a szempontból az 1987-es goianiai eset , amikor egy cézium-137-et tartalmazó sugárterápiás egység egy részét fosztogatók lopták el egy elhagyott kórházból . Több mint két hétig egyre többen kerültek kapcsolatba a porított cézium-kloriddal , és egyikük sem tudott az ezzel járó veszélyről. Körülbelül 250 ember volt kitéve radioaktív szennyeződésnek, közülük négyen meghaltak.

A Szovjetunió területén az 1980-as években Kramatorszkban egy incidens történt, amely során az egyik ház lakóit hosszan tartó cézium-137-nek voltak kitéve .

Biológiai hatás

Az élő szervezetek belsejében a cézium-137 főként a légzőszerveken és az emésztőszerveken keresztül hatol be. A bőrnek jó a védő funkciója (az ép bőrfelületen a felvitt céziumkészítménynek csak 0,007%-a, az égetten 20%-a hatol át; a céziumkészítmény sebbel történő felhordásakor a készítmény 50%-ának felszívódása figyelhető meg a seb során. első 10 percben, 90%-a csak 3 óra múlva szívódik fel). A szervezetbe kerülő cézium mintegy 80%-a az izmokban, 8%-a a csontvázban halmozódik fel, a maradék 12%-a pedig egyenletesen oszlik el a többi szövetben [5] .

A cézium felhalmozódása a szervekben és szövetekben egy bizonyos határig (állandó bevitelétől függően) megtörténik, míg a felhalmozódás intenzív fázisát egyensúlyi állapot váltja fel, amikor a szervezet céziumtartalma állandó marad. Az egyensúlyi állapot eléréséhez szükséges idő az állatok korától és típusától függ. Az egyensúlyi állapot haszonállatokban körülbelül 10-30 nap, emberben körülbelül 430 nap után következik be [5] .

A cézium-137 elsősorban a vesén és a beleken keresztül ürül . A céziumbevitel abbahagyása után egy hónappal a beadott mennyiség hozzávetőlegesen 80%-a ürül ki a szervezetből, azonban a kiválasztódás során jelentős mennyiségű cézium szívódik vissza a vérbe az alsó bélrendszerben [5] .

A felhalmozódott cézium-137 biológiai felezési idejét emberben 70 napnak tekintik (a Nemzetközi Sugárvédelmi Bizottság szerint) [5] [9] . Mindazonáltal a cézium kiválasztásának sebessége számos tényezőtől függ - az élettani állapottól, a táplálkozástól stb. (például adatok vannak arról, hogy öt besugárzott ember felezési ideje jelentősen változott, és 124, 61, 54, 36 és 36 nap) [ 5] .

A cézium-137 egyenletes eloszlása ​​mellett az emberi szervezetben 1 Bq/kg fajlagos aktivitás mellett az elnyelt dózisteljesítmény különböző szerzők szerint 2,14-3,16 μGy/év [5] .

Külső és belső besugárzással a cézium-137 biológiai hatékonysága közel azonos (összehasonlítható elnyelt dózisokkal). Ennek a nuklidnak a testben való viszonylag egyenletes eloszlása ​​miatt a szervek és szövetek egyenletesen kerülnek besugárzásra. Ezt elősegíti a cézium-137 bomlása során képződő 137 Ba m -es nuklid gamma-sugárzásának nagy áthatoló ereje is : a gamma-kvantumok útjának hossza az emberi lágyszövetekben eléri a 12 cm-t [5] .

Emberben sugárkárosodás kialakulása körülbelül 2 Gy vagy annál nagyobb dózis elnyelésekor várható. A tünetek sok tekintetben hasonlóak a gamma-besugárzással járó akut sugárbetegséghez : depresszió és gyengeség, hasmenés , fogyás, belső vérzések. Jellemzőek az akut sugárbetegségre jellemző vérképváltozások [5] . A 148, 370 és 740 MBq beviteli szint enyhe, közepes és súlyos károsodásnak felel meg, azonban már MBq egységeknél is megfigyelhető sugárzási reakció [5] .

A cézium-137 sugárzási károsodása esetén a segítségnek a nuklid szervezetből történő eltávolítására kell irányulnia, és magában kell foglalnia a bőr fertőtlenítését , gyomormosást, különféle szorbensek (például bárium-szulfát , nátrium-alginát , poliszurmin ) kijelölését, valamint hányáscsillapítót. , hashajtók és vizelethajtók. A cézium bélrendszeri felszívódásának csökkentésére hatékony eszköz a ferrocianid szorbens , amely a nuklidot emészthetetlen formába köti. Emellett a nuklid kiürülésének felgyorsítására a természetes kiválasztási folyamatokat serkentik, különféle komplexképző szereket ( DTPA , EDTA stb.) alkalmaznak [5] .

Getting

Az atomreaktorokból származó radioaktív hulladékok feldolgozása során nyert oldatokból a 137 Cs-t vassal, nikkellel, cink-hexacianoferráttal vagy ammónium-fluor-volframáttal történő együttes kicsapással vonják ki. Ioncserét és extrakciót is alkalmaznak [10] .

Alkalmazás

A cézium-137-et gamma-sugaras hibák észlelésére , mérési technológiára, élelmiszerek , gyógyszerek és gyógyszerek sugársterilizálására , rosszindulatú daganatok sugárterápiájában használják. Ezenkívül a cézium-137-et radioizotópos áramforrások előállítására használják , ahol cézium-klorid formájában használják (sűrűség 3,9 g / cm³, energiafelszabadulás körülbelül 1,27 W / cm³). A cézium-137-et ömlesztett szilárd anyagok határérték-érzékelőiben használják ( szintmérők ) átlátszatlan tartályokban.

A cézium-137 bizonyos előnyökkel rendelkezik a radioaktív kobalt-60-hoz képest : hosszabb felezési ideje és kevésbé erős gamma-sugárzás. Ebből a szempontból a 137 Cs alapú készülékek tartósabbak, a sugárvédelem pedig kevésbé körülményes. Ezek az előnyök azonban csak rövidebb felezési idejű és keményebb gammasugárzású 134 Cs szennyeződések hiányában válnak valóságossá [11] .

Lásd még

• Stroncium-90

Linkek

• Radioaktív cézium-137
• Cézium-137 szennyeződés Fehéroroszország területén /webarchívum/
• ATSDR - Toxikológiai profil: Cézium /webarchívum/

Jegyzetek

1. ↑ 1 2 3 4 5 Audi G. , Wapstra AH , Thibault C. Az AME2003 atomtömeg-értékelés (II.). Táblázatok, grafikonok és hivatkozások  (angol)  // Nukleáris fizika A. - 2003. - 1. évf. 729 . - P. 337-676 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003 . - .
2. ↑ 1 2 3 Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH A NUBASE értékelése a nukleáris és bomlási tulajdonságokról  // Nuclear Physics A. - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
3. ↑ INEEL & KRI/RG Helmer és Csecsev alelnök/Cézium-137 bomlási sémája
4. ↑ A. G. Shishkin. Csernobil (hozzáférhetetlen kapcsolat) (2003). — Gombák és erdei bogyók radioökológiai vizsgálatai. Letöltve: 2009. július 27. Az eredetiből archiválva : 2014. február 22.. (határozatlan) 
5. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Vasilenko I. Ya. Radioaktív cézium-137  // Természet. - 1999. - 3. sz . - S. 70-76 .
6. ↑ A csernobili katasztrófa geofizikai vonatkozásai
7. ↑ Fukushima és Csernobil közvetlen összehasonlítása:  Hírblog . blogs.nature.com. Hozzáférés időpontja: 2017. április 16.
8. ↑ Előadások a témában: Reagálás egy sugárzási eseményre az Electrostal Heavy Engineering Plant OJSC-ben.
9. ↑ "Biológiai felezési idő"
10. ↑ Online enciklopédia „A világ körül”: Cézium
11. ↑ Kémiai elemek népszerű könyvtára. Második könyv. Silver-Nielsborium és azon túl . - 3. kiadás - M . : "Nauka" Kiadó, 1983. - S. 91-100. — 573 p. — 50.000 példány.