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 в результате испускания бета-частиц с максимальной энергией 687 кэВ и средней энергией 251 кэВ. Второй по распространенности распад (0,43%) — это испускание бета-частиц (максимальная энергия 173 кэВ), за которым следует испускание гамма-лучей (энергия 514 кэВ). [2] Другие моды распада имеют очень малую вероятность и испускают менее энергичные гамма-лучи. [1] [3] Криптон-85 в основном синтетический , хотя в следовых количествах он производится естественным путем путем расщепления космическими лучами .

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 в результате взаимодействия космических лучей со стабильным криптоном-84 в атмосфере. Природные 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 за счет антропогенных источников. [5] В конце 2000 года оно оценивалось в 4800 ПБк, [4] а в 1973 году — в 1961 ПБк (53 мегакюри). [6] Наиболее важным из этих человеческих источников является переработка ядерного топлива , поскольку криптон-85 является одним из семи распространенных среднеживущих продуктов деления . [4] [5] [6] При ядерном делении на каждые 1000 делений образуется около трех атомов криптона-85 (т.е. выход деления составляет 0,3%). [7] Большая часть или весь криптон-85 сохраняется в отработавших ядерных топливных стержнях; отработавшее 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 при растворении отработавшего топлива. В принципе было бы возможно улавливать и хранить этот газообразный криптон как ядерные отходы или для использования. Совокупное глобальное количество криптона-85, высвободившегося в результате переработки, оценивается в 10 600 ПБк по состоянию на 2000 год. [4] Указанный выше глобальный запас меньше этого количества из-за радиоактивного распада; меньшая фракция растворяется в глубоких океанах. [4]

Другие искусственные источники вносят небольшой вклад в общее количество. В результате испытаний ядерного оружия в атмосфере было выброшено примерно 111–185 ПБк. [4] Авария 1979 года на атомной электростанции «Три-Майл-Айленд» привела к выбросу около 1,6 ПБк (43 кКи). [8] Чернобыльская авария привела к выбросу около 35 ПБк, [4] [5] , а авария на АЭС Фукусима-дайити привела к выбросу примерно 44–84 ПБк. [9]

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

Для масштабного мониторинга атмосферы криптон-85 является лучшим индикатором тайного выделения плутония. [11]

Выбросы криптона-85 повышают электропроводность атмосферного воздуха. Ожидается, что метеорологическое воздействие будет сильнее ближе к источнику выбросов. [12]

Использование в промышленности

Криптон-85 используется в дуговых газоразрядных лампах, обычно используемых в индустрии развлечений для больших пленочных светильников HMI, а также в газоразрядных лампах высокой интенсивности . [13] [14] [15] [16] [17] Наличие криптона-85 в газоразрядной трубке ламп может облегчить воспламенение ламп. [14] Ранние экспериментальные разработки освещения 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 сервер случайных чисел HotBits (намек на то, что радиоактивный элемент является квантово-механическим источником энтропии), но в 1998 году был заменен источником Cs-137 мощностью 5 мкКи (185 кБк). [20] [21]

Криптон-85 также используется для проверки компонентов самолета на наличие мелких дефектов. Криптону-85 позволяют проникнуть в небольшие трещины, а затем его присутствие обнаруживают методом авторадиографии . Этот метод называется «картонная газопроницаемая визуализация». [22] Газ проникает в отверстия меньшего размера, чем жидкости, используемые при капиллярном контроле с красителем и флуоресцентном контроле . [23]

Криптон-85 использовался в электронных лампах регуляторов 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]

Рекомендации

  1. ^ ab "Таблица радиоактивных изотопов WWW - Kr85" . Лаборатории Лоуренса Беркли, США. Архивировано из оригинала 11 июня 2015 г. Проверено 30 мая 2015 г.
  2. ^ М. Горден; и другие. (15 июля 2011 г.). «Завод Пинеллас - профессиональная доза для окружающей среды, ред. 1» (PDF) . ОРАУ . Проверено 30 мая 2015 г.
  3. ^ Х. Сиверс (1991). «Обновление паспортов ядерных данных для A = 85». Таблицы ядерных данных . 62 : 271–325. Бибкод : 1991NDS....62..271S. дои : 10.1016/0090-3752(91)80016-Y.
  4. ^ abcdefghi К. Вингер; и другие. (2005). «Новый сборник запасов 85 криптона в атмосфере с 1945 по 2000 год и его оценка в глобальной транспортной модели». JRNL окружающей среды по радиоактивности . 80 (2): 183–215. doi :10.1016/j.jenvrad.2004.09.005. ПМИД  15701383.
  5. ^ abc Дж. Альсведе; и другие. (2013). «Обновление и улучшение глобального реестра выбросов криптона-85». JRNL окружающей среды по радиоактивности . 115 : 34–42. Бибкод : 2013JEnvR.115...34A. doi :10.1016/j.jenvrad.2012.07.006. ПМИД  22858641.
  6. ^ аб Телегадас, К.; Фербер, Дж.Дж. (28 ноября 1975 г.). «Атмосферная концентрация и инвентаризация криптона-85 в 1973 году». Наука . 190 (4217). Американская ассоциация содействия развитию науки: 882–883. Бибкод : 1975Sci...190..882T. дои : 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 1 июня 2015 г. - из Библиотеки ядерных данных JEFF-3.1, Отчет JEFF 21, ОЭСР/АЯЭ, Париж, Франция, 2006 г.
  8. ^ «NRC США: Справочная информация об аварии на Три-Майл-Айленде» . Комиссия по ядерному регулированию США. 12 декабря 2014 г. Проверено 31 мая 2015 г.
  9. ^ В. Лин; и другие. (2015). «Радиационное воздействие ядерной аварии на Фукусиме на атмосферу». Атмосферная среда . 102 : 311–322. Бибкод : 2015AtmEn.102..311L. doi :10.1016/j.atmosenv.2014.11.047.
  10. ^ О. Росс; и другие. Моделирование атмосферного криптона-85 для оценки обнаруживаемости тайной ядерной переработки (PDF) . Симпозиум по международным гарантиям: подготовка к будущим задачам проверки; Вена, Австрия); 1-5 ноября 2010 г. (Технический отчет). МАГАТЭ-CN-184.
  11. ^ Калиновский, Мартин Б.; Сарториус, Хартмут; Уль, Стефан; Вайс, Вольфганг (2004), «Выводы по отделению плутония от атмосферного криптона-85, измеренному на различных расстояниях от перерабатывающего завода в Карлсруэ», Journal of Environmental Radioactivity , 73 (2): 203–22, Bibcode : 2004JEnvR..73.. 203K, doi :10.1016/j.jenvrad.2003.09.002, PMID  15023448
  12. ^ Харрисон, Р.Г.; Апсимон, HM (1 февраля 1994 г.). «Загрязнение Криптоном-85 и атмосферное электричество». Атмосферная среда . 28 (4): 637–648. Бибкод : 1994AtmEn..28..637H. дои : 10.1016/1352-2310(94)90041-8.
  13. ^ Криптон-85 (PDF). Spectragases.com (30 декабря 2004 г.). Проверено 25 июля 2013 г.
  14. ^ ab Lamp Types, Европейская федерация производителей ламп, заархивировано из оригинала 22 июня 2012 г. , получено 6 ноября 2012 г.
  15. ^ Ионизирующие вещества в осветительной продукции (PDF) , Европейская федерация производителей ламп, 2009 г., архивировано из оригинала (PDF) 20 февраля 2014 г. , получено 6 ноября 2012 г.
  16. ^ NRPB и GRS (2001), Транспортировка потребительских товаров, содержащих небольшие количества радиоактивных материалов (PDF) , Европейская комиссия, заархивировано из оригинала (PDF) 25 ноября 2011 г. , получено 6 ноября 2012 г.
  17. ^ Оценка радиологического воздействия транспортировки и утилизации лампочек, содержащих тритий, криптон-85 и радиоизотопы тория, Агентство по охране здоровья, 2011 г., заархивировано из оригинала 28 мая 2012 г. , получено 6 ноября 2012 г.
  18. ^ «Сделайте железнодорожный сигнальный фонарь с питанием от А в лабораториях D&RGW» . Огденский стандартный экзаменатор . 17 февраля 1957 г. Проверено 31 мая 2015 г. - через Newspapers.com.
  19. ^ Дэвис, Эл (4 января 1970 г.). «Здесь день и ночь светится атомный знак». Республика Аризона . Проверено 31 мая 2015 г. - через Newspapers.com.
  20. ^ «Совершенно случайно». Проводной журнал . Том. 11, нет. 8. Август 2003 г.
  21. ^ Уокер, Джон (сентябрь 2006 г.). «Оборудование HotBits». ХотБитс .
  22. ^ Глатц, Дж. (1 декабря 1996 г.). «Визуализация проникающего газа криптоном — ценный инструмент для обеспечения структурной целостности компонентов авиационных двигателей». Оценка материалов . 54 (12). ОСТИ  445392.
  23. ^ Глатц, Джозеф. Визуализация криптоновым газом – ценный инструмент для обеспечения структурной целостности компонентов авиационных двигателей. Американское общество неразрушающего контроля
  24. ^ 5651 Электронная трубка-стабилизатор регулятора напряжения Sylvania. Oddmix.com (15 мая 2013 г.). Проверено 25 июля 2013 г.
  25. ^ Закрытые источники Криптона-85 (Кр-85) для управления промышленными процессами, получено 10 сентября 2021 г.
  26. ^ [1] Закрытые источники для промышленных измерений. Бета-источники Кр-85 серии M85K01 (PDF) Получено 10 сентября 2021 г.
  27. ^ Лю, Бенджамин; Пиу, Дэвид (1974). «Электрическая нейтрализация аэрозолей». Журнал аэрозольной науки . 5 (5): 465–472. Бибкод : 1974JAerS...5..465L. дои : 10.1016/0021-8502(74)90086-X . Проверено 4 января 2023 г.