Цэзій-137

З пляцоўкі Вікіпедыя
Jump to navigation Jump to search
Цэзій-137
Cs-137-decay.svg

Схема распаду цэзію-137

Агульныя звесткі
Назва, сімвал Цэзій-137, 137Cs
Нейтронаў 82
Пратонаў 55
Уласцівасці нукліда
Атамная маса 136,9070895(5)[1] а. а. м.
Лішак масы −86 545,6(5)[1] кэВ
Перыяд паўраспаду 30,1671(13)[2] гадоў
Прадукты распаду 137Ba
Бацькоўскія ізатопы 137Xe (β)
Спін і цотнасць ядра 7/2+[2]
Канал распаду Энергія распаду
β

Цэзій-137, вядомы таксама як радыёцэзій — радыёактыўны нуклід хімічнага элементу цезію з атамным нумарам 55 і масавым лікам 137. Утвараецца пераважна пры дзяленні ядраў у ядзерных рэактарах і ядзернай зброі.

Цэзій-137 — адзін з галоўных кампанентаў радыёактыўнага забруджвання біясферы. Утрымліваецца ў радыёактыўных выпадзеннях, радыёактыўных адкідах, скідах заводаў, якія перапрацоўваюць адкіды атамных электрастанцый. Інтэнсіўна сарбуецца глебай і доннымі адкладаннямі; у вадзе знаходзіцца пераважна ў выглядзе іонаў. Утрымліваецца ў раслінах і арганізме жывёлаў і чалавека. Каэфіцыент назапашвання 137Cs найбольш высокі у прэснаводных водарасцяў і арктычных наземных раслінаў, асабліва лішайнікаў. У арганізме жывёлаў 137Cs назапашваецца галоўным чынам у цягліцах і печані. Найбольшы каэфіцыент назапашвання яго адзначаны ў паўночных аленяў і паўночнаамерыканскіх вадаплаваючых птушак. Назапашваецца ў грыбах, шэраг якіх (маслякі, махавікі, свінуха, гаркуха, польскі грыб) лічацца «акумулятарамі» радыёцэзію[3].

Актыўнасць аднаго грама гэтага нукліда складае прыблізна 3,2 ТБк.

Утварэнне і распад[правіць | правіць зыходнік]

Цэзій-137 з'яўляецца дачэрнім прадуктам β-распаду нукліда 137Xe (перыяд паўраспаду складае 3,818(13)[2] хвіліны):

.

Цэзій-137 перажывае бэта-распад (перыяд паўраспаду 30,17 гадоў), у выніку якога ствараецца стабільны ізатоп барыю 137Ba:

.

У 94,4[4] % выпадкаў распад адбываецца з прамежкавым утварэннем ядзернага ізамеру барыя-137 137Bam (яго перыяд паўраспаду складае 2,55 хвіліны), які ў сваю чаргу пераходзіць у асноўны стан з выпраменьваннем гама-кванту з энэргіяй 661,7 кэВ (ці канверсійнага электрона з энэргіяй 661,7 кэВ, паменьшанай на велічыню энэргіі сувязі электрона). Сумарная энэргія, якая выдзяляецца пры бэта-распадзе аднаго ядра цэзію-137, складае 1175,63 ± 0,17[1] кэВ.

Цэзій-137 у навакольным асяроддзі[правіць | правіць зыходнік]

Карта радыяцыйнага забруджвання цэзіем-137 тэрыторый, якія мяжуюць з Чарнобыльскай зонай адчуджэння (на 1996 г.)

Выкід цэзию-137 у навакольнае асяроддзе адбываецца асноўным чынам у выніку ядзерных выпрабаванняў і аварый на прадпрыемствах атамнай энэргетыкі.

Радыяцыйныя аварыі[правіць | правіць зыходнік]

  • Тэхналагічны скід радыёактыўных адкідаў прадпрыемства «Маяк» у Паўднёвым Урале ў р. Тэча у 1950 г. склаў 102 ПБк, у тым ліку 137Cs 12,4 ПБк[5].
  • Ветравы вынас радыёнуклідаў з поймы воз. Карачай у Паўднёвым Урале ў 1967 г. склаў 30 ТБк. На долю 137Cs прыйшлося 0,4 ТБк[5].
  • У мэтах глыбіннага зандавання зямной кары паводле заказа міністэрства геалогіі здзейснены падземны ядзерны выбух 19 верасня 1971 г. каля в. Галкіна ў Іванаўскай вобласці. На 18 хвіліне пасля выбуху ў метры ад свідвавіны з зарадам утварыўся фантан з вады і бруду. У цяперашні час магутнасць выпраменьвання складае каля 3 тысяч мікрарэнтген у гадзіну, ізатопы цэзій-137 і стронцый-90 працягваюць выходзіць на паверхню.
  • У 1986 г. падчас аварыі на Чарнобыльскай атамнай электрастанцыі (ЧАЭС) з разбуранага рэактара было выкінута 1850 ПБк радыёнуклідаў, пры гэтым на долю радыёактыўнага цезію прыйшлося 270 ПБк. Распаўсюджанне радыёнуклідаў прыняла планетарныя маштабы. Ва Украіне, у Беларусі і Цэнтральны эканамічным раёне Расійскай Федэрацыі выпала больш паловы ад агульнай колькасці радыёнуклідаў. Сярэднегадавая канцэнтрацыя цэзію-137 у прыземным слаі паветра на тэрыторыі СССР у 1986 годзе павысілася да ўзроўню 1963 года (у 1963 г. назіралася павышэнне канцэнтрацыі радыёцэзія ў выніку здзяйснення серыі атмасферных ядзерных выбухаў у 1961—1962 гг.)[6]
  • У 2011 г. падчас аварыі на АЭС Фукусіма-1 з разбуранага рэактара была выкінута значная колькасць цэзія-137 (агенцтва па атамнай бяспецы лічыць, што выкід радыёактыўнага цэзія-137 з трох рэактараў склаў 770 ПБк, ацэнкі ТЕРСО у двая ніжэй[7]). Распаўсюджанне адбываецца праз воды Ціхага акіяна.

Лакальныя заражэнні[правіць | правіць зыходнік]

Вядомыя выпадкі забруджвання навакольнага асяроддзя ў выніку нядбайнага захоўвання крыніц цэзію-137 для медычных і тэхналагічных мэтаў. Найбольш вядомым у гэтых адносінах з'яўляецца інцыдэнт у Гояніі, калі марадзёрамі з закінутага шпіталю была скрадзена дэталь з устаноўкі для радыётэрапіі, якая ўтрымлівала цэзій-137. На працягу больш чым двух тыдняў з парашкападобным цэзіям кантактавалі ўсё новыя людзі, і ніхто з іх не ведаў аб звязанай з ім небяспецы. Радыёактыўнае заражэнне зазналі прыблізна 250 чалавек, чацвёра з іх памерлі.

На тэрыторыі СССР інцыдэнт з працяглым апраменьваннем жыхароў аднаго з дамоў цэзіем-137 адбыўся ў 1980-х гадах у Краматорску.

Біялагічнае дзеянне[правіць | правіць зыходнік]

Унутр жывых арганізмаў цэзий-137 у асноўным пранікае праз органы дыхання і стрававання. Добрай ахоўнай функцыяй валодвае скура (праз непашкоджаную паверхню скуры трапляе толькі 0,007 % нанесенага прэпарата цэзія, праз апаленую — 20 %; пры нанясенні прэпарата цезія на рану ўсмоктванне 50 % прэпарата назіраецца напрацягу першых 10 хвілін, 90 % усмоктываецца толькі праз 3 гадзіны). Каля 80 % цэзія, які патрапіў у арганізм, назапашваецца ў цягліцах, 8 % — у шкілеце, астатнія 12 % размяркоўваюцца раўнамерна па другім тканкам[5].

Назапашванне цэзію ў органах і тканках адбываецца да пэўнага парогу (пры ўмове яго пастаяннага паступлення), пры гэтым інтэнсіўная фаза назапашвання змяняецца раўнавесным станам, калі ўтрыманне цэзію ў арганізме застаецца пастаянным. Час дасягнення раўнавеснага стану залежыць ад узросту і віду жывёлы. Раўнавесны стан у сельскагаспадарчых жывёл наступае прыблізна праз 10-30 дзён, у чалавека прыблізна праз 430 сутак[5].

Цэзій-137 выводзіцца ў асноўным праз ныркі і кішэчнік. Праз месяц пасля спынення паступлення цэзія з арганізму выводзіцца прыкладна 80 % уведзенай колькасці, аднак пры гэтым варта адзначыць, што ў працэсе вывядзення значныя колькасці цэзія паўторна ўсмоктваюцца ў кроў у ніжніх аддзелах кішэчніка[5].

Біялагічны перыяд паўвывядзення назапашанага цэзія-137 для чалавека прынята лічыць роўным 70 суткам (згодна звесткам Міжнароднай камісіі па радыёлагічнай ахове)[5][8]. Тым не менш, хуткасць вывядзення цэзію залежыць ад многіх фактараў - фізіялагічнага стану, харчавання і інш. (напрыклад, прыводзяцца звесткі аб тым, што перыяд паўвывядзення для пяці апрамененых чалавек істотна адрозніваўся і складаў 124, 61, 54, 36 і 36 сутак)[5].

Пры раўнамерным размеркаванні цэзію-137 у арганізме чалавека з удзельнай актыўнасцю 1 Бк/кг магутнасць паглынутай дозы, паводле звестак розных аўтараў, вар'іруецца ад 2,14 да 3,16 мкГр/год[5].

Пры вонкавым і шнутраным апраменьванні біялагічная эфектыўнасць цэзія-137 практычна аднолькавая (пры супастаўных паглынутых дозах). З прычыны адносна раўнамернага размеркавання гэтага нукліду ў арганізме органы і тканкі апраменьваюцца раўнамерна. Гэтаму такама садзейнічае высокая пранікальная здольнасць гама-выпраменьвання нукліда 137Bam, утворнага пры распадзе цезію-137: даўжыня прабегу гама-квантаў у мяккіх тканках чалавека дасягае 12 см[5].

Развіццё радыяцыйных паразаў у чалавека можна чакаць пры паглынанні дозы прыкладна в 2 Гр і болей. Сімптомы у многім падобны на вострую прамянёвую хваробу пры гама-апраменьванні: прыгнечаны стан і млявасць, дыярэя, зніжэнне масы цела, унутраныя кровазліцця. Характэрныя тыповыя для вострай прамянёвай хваробы змяненні ў карціне крыві[5]. Дозам у 148, 370 і 740 МБк адпавядаюць лёгкая, сярэдняя і цяжкая ступені паразы, аднак прамянёвая рэакция адзначаецца ўжо пры адзінках МБк[5].

Дапамога пры радыяцыйнай паразе цэзіем-137 павінна быць накіраваная на вывядзенне нукліда з арганізму і ўключае ў сябе дэзактывацыю скураных покрываў, прамыванне страўніка, прызначэнне розных сарбентаў (напрыклад, сернакіслага барыя, альгіната натрыя, полісурміна), а таксама ванітавых, слабільных і мачагонных сродкаў. Эфектыўным сродкам для памяньшэння ўсмоктвання цэзія ў кішэчніку з'яўляецца сарбент ферацыянід, які звязвае нуклід у незасвойную форму. Акрамя таго, для паскарэння вывядзення нукліда стымулююць натуральныя выдзяляльныя працэсы, ужываюць розныя комплексаўтваральнікі (ДТПА, ЭДТА і інш.)[5].

Атрыманне[правіць | правіць зыходнік]

З раствораў, атрыманых пры перапрацоўцы радыёактыўных адкідаў ядзерных рэактараў, 137Cs здабываецца метадамі асаджэння з гексацыанафератамі жалеза, нікеля, цынка альбо фторавальфраматам амонію. Выкарыстоўваюць таксама іонны абмен і экстракцыю[9].

Ужыванне[правіць | правіць зыходнік]

Цэзій-137 ужываецца ў гама-дэфектаскапіі, вымяральнай тэхніцы, для радыяцыйнай стэрылізацыі харчовых прадуктаў, медычных прэпаратаў і лекаў, у радыётэрапіі для лячэння злаякасдых пухлінаў. Таксама цэзій-137 выкарыстоўваецца ў вытворчасці радыёізатопных крыніц тока, дзе ён ужываецца ў выглядзе хларыду цэзія (шчыльнасць 3,9 г/см³, энэргавыдзяленне каля 1,27 Вт/см³). Цэзій-137 ужываецца ў датчыках мяжовых узроўняў сыпучых рэчываў (узроўнемерах) у непразрыстых бункерах.

Цэзій-137 мае пэўныя перавагі перад радыёактыўным кобальтам-60: даўжэйшы перыяд паўраспаду і меннш жорсткае гама-выпраменьванне. У сувязі з гэтым прыборы на аснове 137Cs больш даўгавечныя, а абарона ад выпраменьвання меньш грувасцкая. Аднак, гэтыя перавагі становяцца рэальнымі толькі пры адсутнасці прымесі 134Cs з карацейшым перыядам паўраспаду і больш жорсткім гама-выпраменьваннем[10].

Гл. таксама[правіць | правіць зыходнік]

Спасылкі[правіць | правіць зыходнік]

Зноскі

  1. 1,0 1,1 1,2 G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot and A. H. Wapstra (2003). "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties". Nuclear Physics A 729: 3–128. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. http://www.nndc.bnl.gov/amdc/nubase/Nubase2003.pdf. 
  2. 2,0 2,1 2,2 Шаблон:Даведнік:Nubase2003
  3. А. Г. Шишкин Чернобыль (10 кастрычніка 2003). — Радиоэкологические исследования грибов и дикорастущих ягод. Архівавана з першакрыніцы 22 жніўня 2011. Праверана 27 ліпеня 2009.
  4. INEEL & KRI/R.G. Helmer and V.P. Chechev/Decay scheme of Caesium-137
  5. 5,00 5,01 5,02 5,03 5,04 5,05 5,06 5,07 5,08 5,09 5,10 5,11 5,12 5,13 Василенко И. Я. Радиоактивный цезий-137 // Природа. — 1999. — № 3. — С. 70-76.
  6. Геофизические аспекты катастрофы Чернобыльской АЭС
  7. Выбросы РВ с АЭС Фукусима-1 были в два раза выше объявленных ТЕРСО - агентство
  8. «Biological Half-life»
  9. Онлайн-энциклопедия «Кругосвет»: Цезий
  10. Популярная библиотека химических элементов. Книга вторая. Серебро-Нильсборий и далее — 3 изд. — М.: Издательство «Наука», 1983. — С. 91-100. — 573 с. — 50 000 экз.