stringtranslate.com

Криптон-85

Криптон-85 ( 85 Kr ) — радиоизотоп криптона .

Криптон-85 имеет период полураспада 10,756 лет и максимальную энергию распада 687 кэВ . [1] Он распадается на стабильный рубидий -85. Его наиболее распространенный распад (99,57%) происходит путем испускания бета-частиц с максимальной энергией 687 кэВ и средней энергией 251 кэВ. Вторым по распространенности распадом (0,43%) является испускание бета-частиц (максимальная энергия 173 кэВ), за которым следует испускание гамма-лучей (энергия 514 кэВ). [2] Другие режимы распада имеют очень малые вероятности и испускают менее энергичные гамма-лучи. [1] [3] Криптон-85 в основном синтетический , хотя он производится естественным образом в следовых количествах путем расщепления космических лучей .

С точки зрения радиотоксичности 440 Бк 85 Kr эквивалентны 1 Бк радона-222 , без учета остальной части цепочки распада радона .

Присутствие в атмосфере Земли

Натуральное производство

Криптон-85 производится в небольших количествах при взаимодействии космических лучей со стабильным криптоном-84 в атмосфере. Естественные источники поддерживают равновесный запас около 0,09 ПБк в атмосфере. [4]

Антропогенное производство

По состоянию на 2009 год общее количество в атмосфере оценивается в 5500 ПБк из-за антропогенных источников. [5] В конце 2000 года оно оценивалось в 4800 ПБк, [4] а в 1973 году — в 1961 ПБк (53 мегакюри). [6] Самым важным из этих антропогенных источников является переработка ядерного топлива , поскольку криптон-85 является одним из семи распространенных среднеживущих продуктов деления . [4] [5] [6] Ядерное деление производит около трех атомов криптона-85 на каждые 1000 делений (т. е. имеет выход деления 0,3%). [7] Большая часть или весь этот криптон-85 сохраняется в отработанных ядерных топливных стержнях; отработанное топливо при выгрузке из реактора содержит от 0,13 до 1,8 ПБк/Мг криптона-85. [4] Часть этого отработанного топлива перерабатывается . Текущая ядерная переработка выбрасывает газообразный 85 Kr в атмосферу, когда отработанное топливо растворяется. В принципе, было бы возможно улавливать и хранить этот газ криптон в качестве ядерных отходов или для использования. Совокупное мировое количество криптона-85, выброшенного в результате переработки, оценивалось в 10 600 ПБк по состоянию на 2000 год. [4] Глобальный запас, указанный выше, меньше этого количества из-за радиоактивного распада; меньшая часть растворяется в глубинах океанов. [4]

Другие искусственные источники вносят небольшой вклад в общее количество. Атмосферные испытания ядерного оружия высвободили, по оценкам, 111–185 ПБк. [4] Авария 1979 года на атомной электростанции Три-Майл-Айленд высвободила около 1,6 ПБк (43 кКи). [8] Чернобыльская авария высвободила около 35 ПБк, [4] [5] авария на Фукусиме-1 высвободила, по оценкам, 44–84 ПБк. [9]

Средняя концентрация криптона-85 в атмосфере составляла приблизительно 0,6 Бк/м 3 в 1976 году и увеличилась приблизительно до 1,3 Бк/м 3 по состоянию на 2005 год. [4] [10] Это приблизительные глобальные средние значения; концентрации выше локально вокруг предприятий по переработке ядерного топлива и, как правило, выше в северном полушарии, чем в южном.

Для широкомасштабного мониторинга атмосферы криптон-85 является наилучшим индикатором тайного выделения плутония. [11]

Выбросы Криптона-85 увеличивают электропроводность атмосферного воздуха. Метеорологические эффекты, как ожидается, будут сильнее по мере приближения к источнику выбросов. [12]

Использование в промышленности

Криптон-85 используется в дуговых разрядных лампах, обычно используемых в индустрии развлечений для больших киноламп HMI, а также в разрядных лампах высокой интенсивности . [13] [14] [15] [16] [17] Присутствие криптона-85 в разрядной трубке ламп может сделать лампы легко зажигаемыми. [14] Ранние экспериментальные разработки освещения с криптоном-85 включали железнодорожный сигнальный фонарь, разработанный в 1957 году [18] и освещенный дорожный знак, установленный в Аризоне в 1969 году. [19] Капсула криптона-85 емкостью 60 мкКи (2,22 МБк) использовалась сервером случайных чисел HotBits (намек на то, что радиоактивный элемент является квантово-механическим источником энтропии), но была заменена источником Cs-137 емкостью 5 мкКи (185 кБк) в 1998 году. [20] [21]

Криптон-85 также используется для проверки компонентов самолета на наличие мелких дефектов. Криптону-85 позволяют проникать в небольшие трещины, а затем его присутствие обнаруживается авторадиографией . Метод называется «криптоновая газопроницаемая визуализация». [22] Газ проникает в меньшие отверстия, чем жидкости, используемые при цветной и флуоресцентной дефектоскопии . [23]

Криптон-85 использовался в электронных лампах-регуляторах напряжения с холодным катодом, таких как тип 5651. [24]

Криптон-85 также используется для контроля промышленных процессов, в основном для измерения толщины и плотности в качестве альтернативы Sr-90 или Cs-137 . [25] [26]

Криптон-85 также используется в качестве нейтрализатора заряда в системах отбора проб аэрозолей. [27]

Ссылки

  1. ^ ab "WWW Таблица радиоактивных изотопов - Kr85". Lawrence Berkeley Laboratories, США. Архивировано из оригинала 2015-06-11 . Получено 2015-05-30 .
  2. ^ M. Gorden; et al. (15 июля 2011 г.). "Pinellas Plant – Occupational Environmental Dose rev1" (PDF) . ORAU . Получено 2015-05-30 .
  3. ^ H. Sievers (1991). "Обновление ядерных паспортов для A=85". Nuclear Data Sheets . 62 : 271–325. Bibcode :1991NDS....62..271S. doi :10.1016/0090-3752(91)80016-Y.
  4. ^ abcdefghi K. Winger; et al. (2005). «Новая компиляция атмосферных инвентаризаций 85krypton с 1945 по 2000 год и ее оценка в глобальной модели переноса». JRNL of Envir Radioactivity . 80 (2): 183–215. doi :10.1016/j.jenvrad.2004.09.005. PMID  15701383.
  5. ^ abc J. Ahlswede; et al. (2013). «Обновление и улучшение глобального реестра выбросов криптона-85». JRNL of Envir Radioactivity . 115 : 34–42. Bibcode :2013JEnvR.115...34A. doi :10.1016/j.jenvrad.2012.07.006. PMID  22858641.
  6. ^ ab Telegadas, K.; Ferber, GJ (1975-11-28). "Атмосферные концентрации и запасы криптона-85 в 1973 году". Science . 190 (4217). Американская ассоциация содействия развитию науки: 882–883. Bibcode :1975Sci...190..882T. doi :10.1126/science.190.4217.882. JSTOR  1741777. S2CID  129885789.
  7. ^ Конинг, Арьян (август 2005 г.). Кумулятивные выходы деления. ISBN 978-92-64-02314-7. Получено 01.06.2015 г. – через Библиотеку ядерных данных JEFF-3.1, Отчет JEFF 21, OECD/NEA, Париж, Франция, 2006 г.
  8. ^ "US NRC: Backgrounder on Three Mile Island accident". Комиссия по ядерному регулированию США. 2014-12-12 . Получено 2015-05-31 .
  9. ^ W. Lin; et al. (2015). «Влияние радиоактивности аварии на АЭС «Фукусима» на атмосферу». Atmospheric Environment . 102 : 311–322. Bibcode : 2015AtmEn.102..311L. doi : 10.1016/j.atmosenv.2014.11.047.
  10. ^ O. Ross; et al. Моделирование атмосферного криптона-85 для оценки обнаруживаемости тайной ядерной переработки (PDF) . Симпозиум по международным гарантиям: подготовка к будущим проблемам проверки; Вена (Австрия); 1-5 ноября 2010 г. (Технический отчет). IAEA-CN-184.
  11. ^ Калиновски, Мартин Б.; Сарториус, Хартмут; Уль, Стефан; Вайс, Вольфганг (2004), «Выводы по разделению плутония из атмосферного криптона-85, измеренные на различных расстояниях от завода по переработке в Карлсруэ», Журнал экологической радиоактивности , 73 (2): 203–22, Bibcode : 2004JEnvR..73..203K, doi : 10.1016/j.jenvrad.2003.09.002, PMID  15023448
  12. ^ Harrison, RG; ApSimon, HM (1994-02-01). «Загрязнение Криптоном-85 и атмосферное электричество». Atmospheric Environment . 28 (4): 637–648. Bibcode : 1994AtmEn..28..637H. doi : 10.1016/1352-2310(94)90041-8.
  13. ^ Криптон-85 (PDF). Spectragases.com (2004-12-30). Получено 2013-07-25.
  14. ^ ab Типы ламп, Европейская федерация производителей ламп, архивировано из оригинала 2012-06-22 , извлечено 2012-11-06
  15. ^ Ионизирующие вещества в осветительных приборах (PDF) , Европейская федерация производителей ламп, 2009, архивировано из оригинала (PDF) 20.02.2014 , извлечено 06.11.2012
  16. ^ NRPB и GRS (2001), Транспортировка потребительских товаров, содержащих небольшие количества радиоактивных материалов (PDF) , Европейская комиссия, архивировано из оригинала (PDF) 2011-11-25 , извлечено 2012-11-06
  17. ^ Оценка радиологического воздействия транспортировки и утилизации лампочек, содержащих тритий, криптон-85 и радиоизотопы тория, Агентство по охране здоровья, 2011, архивировано из оригинала 28.05.2012 , извлечено 06.11.2012
  18. ^ "Создание сигнального фонаря для рельсов с питанием от А в лабораториях D&RGW". The Ogden Standard-Examiner . 1957-02-17 . Получено 31 мая 2015 г. – через Newspapers.com.
  19. ^ Дэвис, Эл (1970-01-04). «Здесь атомный знак светится день и ночь». Arizona Republic . Получено 2015-05-31 – через Newspapers.com.
  20. ^ "Totally Random". Wired Magazine . Том 11, № 8. Август 2003.
  21. ↑ Уокер, Джон (сентябрь 2006 г.). «HotBits Hardware». HotBits .
  22. ^ Глатц, Дж. (1996-12-01). "Визуализация с использованием криптонового газа — ценный инструмент для обеспечения структурной целостности компонентов авиационных двигателей". Оценка материалов . 54 (12). OSTI  445392.
  23. ^ Глатц, Джозеф. Криптоновая газопроницаемая визуализация — ценный инструмент для обеспечения структурной целостности компонентов авиационных двигателей. Американское общество неразрушающего контроля
  24. ^ 5651 Sylvania Voltage Regulator Stabilizer Electron Tube. Oddmix.com (15.05.2013). Получено 25.07.2013.
  25. ^ Закрытые источники Криптона-85 (Kr-85) для управления промышленными процессами Получено 10 сентября 2021 г.
  26. ^ [1] Герметичные источники для промышленных измерений. M85K01 Series Kr-85 Beta Sources (PDF) Получено 10.09.2021
  27. ^ Лю, Бенджамин; Пиу, Дэвид (1974). «Электрическая нейтрализация аэрозолей». Журнал аэрозольных наук . 5 (5): 465–472. Bibcode : 1974JAerS...5..465L. doi : 10.1016/0021-8502(74)90086-X . Получено 04.01.2023 .