Кіріспе

Стронцийдің радиоактивті изотобы Химиялық изотоп Стронций 90 (Стронций 90) - ядролық бөліну нәтижесінде пайда болатын, жартылай ыдырауы 28,8 жыл болатын радиоактивті изотоп. Ол β- ыдыраудан өтсе, иттрий-90 болады, ыдырау энергиясы 0,546 MeV. Стронций-90 медицинада және өнеркәсіпте қолданылады және ядролық қарудан, ядролық қаруды сынақтан өткізуден және ядролық апаттардан туындайтын изотоп болып табылады.

Радиоактивтілік

Табиғи strontium радиоактивті емес және қоршаған ортада кездесетін деңгейлерде улы емес, бірақ 90Sr радиациялық қауіп төндіреді. 90Sr-дің β- ыдырау мерзімі 28,79 жыл, ал 0,546 MeV ыдырау энергиясы электронға, антинейтриноға бөлінеді. Ал иттрий изотобы 90Y, оның кезегінде 64 сағаттың жартылай ыдырау мерзімімен β- ыдырауды өтеді және 2,28 MeV ыдырау энергиясы электронға, антинейтриноға бөлінеді. 90Zr (цирконий) тұрақты. 90Sr/Y таза бета-бөлшектер көзі болып табылады; 90Y ыдыраудан гамма-фотон сәулеленуі өте сирек, сондықтан оны елемеуге болады. 90Sr-нің меншікті белсенділігі 5,21 TBq/g.

Бөліну нәтижесі

90Sr ядролық бөлінудің нәтижесі. Ол пайдаланылған ядролық отыннан, ядролық реакторлардан шыққан радиоактивті қалдықтардан және ядролық сынақтардың ядролық жауын-шашыннан пайда болады. Қазіргі ядролық электр станцияларындағыдай термиялық нейтрондық бөліну үшін 235 ураннан бөліну өнімінің шығындары 5,7% -ды құрайды, 233 ураннан 6,6% -ды құрайды, ал 239 плутонийден тек 2,0% -ды құрайды.

Ядролық қалдықтар

Strontium 90 жоғары деңгейдегі қалдық ретінде жіктеледі. Оның 29 жылдық жартылай ыдырауы оның жүздеген жылдар бойы ыдырап, елеусіз деңгейге жетуіне әкеледі. Ластанған су мен тамақпен әсер ету лейкемия мен сүйек қатерлі ісігінің қаупін арттырады. Хэнфордтың қалдықтарды жинап, сақтау орнында миллиондаған кюри бар мыңдаған радиоактивті стронций капсулалары сақталады.

Оңалту

Алгалар зерттеулерде стронцийге селективтілік көрсетті, онда биомедиацияда қолданылатын өсімдіктердің көпшілігі кальций мен стронцийдің арасында селективтілік көрсетпеді, көбінесе кальциймен қанықты, ол көбірек мөлшерде және ядролық қалдықтарда да кездеседі. Тұрақты стронцийді қолдана отырып, Closterium moniliferum тоған балдырларын зерттеуде судағы барий мен стронцийдің арақатынасын өзгертіп, стронцийдің селективтілігін жақсартқаны анықталды. Организмге енгеннен кейін, көбінесе ластанған тамақ немесе сумен сіңіру арқылы дозаның шамамен 70 - 80% -ы шығарылады. 90Sr әсерін биологиялық зерттеу арқылы, көбінесе несеп талдау арқылы тексеруге болады. 1000 күн, 18 жыл, 30 жыл және ең жоғары шегінде 49 жыл. Жарияланған биологиялық жартылай ыдырауының кең ауқымы организмдегі стронцийдің күрделі метаболизмімен түсіндіріледі. Алайда, барлық экскреция жолдарын орташалай алғанда, жалпы биологиялық жартылай ыдырау мерзімі шамамен 18 жыл деп бағаланады. Стронций 90 - ның шығарылу жылдамдығы сүйек метаболизміне байланысты жас пен жынысқа байланысты қатты әсер етеді. Цезий изотоптары 134Cs және 137Cs, йод изотобы 131I-мен бірге Чернобыль апатынан кейін денсаулыққа әсер ету бойынша ең маңызды изотоптардың бірі болды. Стронцийдің паратиреоидты жасушалардың кальцийді сезгіш рецепторына кальцийге ұқсас туыстығы болғандықтан, Чернобыль электр станциясының таратушыларының бастапқы гиперпаратиреоидты аурудан зардап шегу қаупі 90 стронцийдің байланысуымен түсіндірілуі мүмкін.

Радиоизотопты термоэлектр генераторлары (РЭГ)

Стронций 90 радиоактивті ыдырауы 0,95 Вт/г таза металл стронций түрінде немесе шамамен 0,460 Вт/г стронций титанат түрінде жылуды жеткілікті мөлшерде береді және 238Pu-ның баламасына қарағанда арзан. Ол көптеген ресейлік/кеңестік радиоизотоптық термоэлектр генераторларында жылу көзі ретінде, әдетте стронций титанаты түрінде қолданылады. Ол сондай-ақ RTG-ның АҚШ-тың "Sentinel" сериясында қолданылған. Стартап компания Zeno Power Қорғаныс министрлігінің стронций-90-ын пайдаланатын RTG-ны әзірлеп жатыр және 2026 жылға дейін өнімді жеткізуді мақсат етіп отыр.

Өнеркәсіптік қолдану

90Sr өнеркәсіпте қалыңдығын өлшегіштер үшін радиоактивті көз ретінде қолданылады.

Радиологиялық соғыс

1943 жылы сәуірде Энрико Ферми Роберт Оппенгеймерге Германияның азық-түлік қорын ластауға байытудан шыққан радиоактивті қосалқы өнімдерді пайдалану мүмкіндігін ұсынды. Неміс атом бомбасының жобасы озық сатыда екендігіне қорқыныш болды, ал Ферми атом бомбасын жеткілікті жылдамдықпен жасауға болатынына күмәнданып отырды. Оппенгеймер бұл ұсынысты Эдвард Теллермен талқылады, ол стронций-90 қолдануды ұсынды. Джеймс Брайант Конант пен Лесли Р. Гроувс та хабардар болды, бірақ Оппенгеймер жоспарды тек жарты миллион адамды өлтіретін қарумен жеткілікті азық-түлік ластанған жағдайда ғана жүзеге асырғысы келді.

Қоршаған ортадағы 90Sr ластануы

Стронций 90 цезий 137 сияқты ядролық реактор апатының бір бөлігі ретінде шығарылмайды, өйткені ол өте ұшқыр, бірақ ядролық қарудан шыққан радиоактивті жауын-шашынның ең қауіпті компоненті болып табылады. Доктор Луиза Рейс және оның әріптестері "Бала тістерін зерттеу" аясында жүздеген мың жапырақты тістерді зерттегенде, 1950 және 1960 жылдардың басында 90Sr деңгейінің үлкен өсуін анықтады. Зерттеудің соңғы нәтижелері 1963 жылы Сент-Луис қаласында (Миссури штаты) дүниеге келген балалардың тістерінде 90Sr деңгейі 1950 жылы дүниеге келген балаларда, яғни кең ауқымды атом сынақтары басталғанға дейін табылғаннан 50 есе жоғары екенін көрсетті. Зерттеуді қарастырғандар бұл радиоактивті шашылулар 90 стронциумды сүйектеріне сіңіріп алғандардың ауруының көбеюіне әкелетінін болжады. Алайда, зерттеуге қатысқандардың зерттеуін жалғастыру жұмыстары жүргізілмеген, сондықтан бұл мәлімдеме тексерілмеген. Зерттеудің алғашқы нәтижелері бар мақала 1961 жылы АҚШ президенті Джон Ф. Кеннедиге таратылды және оны Ұлыбритания мен Кеңес Одағымен ядролық сынақтарды ішінара тыйым салу туралы келісімге қол қоюға көндірді, бұл атмосфераға ең көп ядролық жауын-шашынды жіберген жер үсті ядролық қаруды сынақтан өткізуді тоқтатты. Чернобыль апаты шамамен 10 ПБк, немесе ядролық инвентаризацияның 5% -ы, қоршаған ортаға 90 стронцийді шығарды. Киштом апаты кезінде қоршаған ортаға 90 стронций және басқа да радиоактивті заттар шығарылды. Оның 20 МЦи (800 ПБк) радиоактивтілік шығарғаны анықталды. Фукусима Дайичи апаты кезінен 2013 жылға дейін Тынық мұхитына ластанған салқындату су түрінде 0,1-ден 1 ПБк-қа дейін стронций 90 шығарылды.

Танымал мәдениетте

Fallout видео ойынының әлемінде көптеген Nuka Cola дәмдері этикалық емес тәсілдер арқылы жасалады. Әсіресе, Nuka Cola Quantum ароматы қосылған стронций 90 әсерінен ерекше ашық көк түсті жарқырайды. Бұл сонымен қатар Ұлы соғыстан бұрын Nuka Cola жасаған соңғы дәм болды.