Prirodni stroncijum se sastoji od četiri stabilna izotopa 88 Sr (82,56%), 86 Sr (9,86%), 87 Sr (7,02%) i 84 Sr (0,56%). Obilje izotopa stroncijuma varira zbog formiranja 87 Sr zbog raspada prirodnog 87 Rb. Iz tog razloga, tačan izotopski sastav stroncijuma stijene ili minerala koji sadrži rubidij ovisi o starosti i omjeru Rb/Sr stijene ili minerala.
Vještački su dobijeni radioaktivni izotopi sa masenim brojevima od 80 do 97, uključujući 90 Sr (T 1/2 = 29,12 godina), koji nastaje fisijom uranijuma. Oksidacijsko stanje +2, vrlo rijetko +1.
Istorija otkrića elementa.
Stroncijum je dobio ime po mineralu stroncijanitu, pronađenom 1787. u rudniku olova u blizini Stroncijana (Škotska). Godine 1790. engleski hemičar Ader Crawford (1748–1795) pokazao je da stroncijanit sadrži novu, još nepoznatu „zemlju“. Ovu osobinu stroncijanita utvrdio je i njemački hemičar Martin Heinrich Klaproth (1743–1817). Engleski hemičar T. Hope dokazao je 1791. da stroncijanit sadrži novi element. On je jasno razlikovao jedinjenja barijuma, stroncijuma i kalcijuma koristeći, između ostalih metoda, karakteristične boje plamena: žuto-zelenu za barijum, jarko crvenu za stroncijum i narandžasto-crvenu za kalcijum.
Bez obzira na zapadnjačke naučnike, peterburški akademik Tobias (Toviy Yegorovich) Lowitz (1757–1804) je 1792. godine, proučavajući mineral barit, došao do zaključka da on, osim barijum-oksida, sadrži i „stroncijsku zemlju“ kao nečistoću. Uspio je izvući više od 100 g nove "zemlje" iz teškog šparta i proučiti njena svojstva. Rezultati ovog rada objavljeni su 1795. Lovitz je tada napisao: „Bio sam prijatno iznenađen kada sam pročitao... odličan članak g. svojstva hidrohlorida koje je on naveo i srednjih nitratnih soli u svim tačkama savršeno se poklapaju sa svojstvima istih mojih soli... Samo sam morao da proverim... izvanredno svojstvo zemlje stroncijuma je da boji plamen alkohola u karmin- crvene boje, i, zaista, moja so... u potpunosti posedovala ovo svojstvo."
Stroncijum je prvi izolovao u slobodnom obliku engleski hemičar i fizičar Humphry Davy 1808. Metalni stroncijum je dobijen elektrolizom njegovog navlaženog hidroksida. Stroncij oslobođen na katodi u kombinaciji sa živom stvara amalgam. Razlaganjem amalgama zagrijavanjem, Davy je izolovao čisti metal.
Rasprostranjenost stroncijuma u prirodi i njegova industrijska proizvodnja. Sadržaj stroncijuma u zemljinoj kori iznosi 0,0384%. Petnaesti je po učestalosti i slijedi odmah iza barija, malo iza fluora. Stroncijum se ne nalazi u slobodnom obliku. Formira oko 40 minerala. Najvažniji od njih je celestin SrSO 4. Kopa se i stroncijanit SrCO 3. Stroncijum je prisutan kao izomorfna nečistoća u raznim mineralima magnezijuma, kalcijuma i barijuma.
Stroncijum se takođe nalazi u prirodnim vodama. U morskoj vodi njegova koncentracija je 0,1 mg/l. To znači da vode Svjetskog okeana sadrže milijarde tona stroncijuma. Mineralne vode koje sadrže stroncij smatraju se obećavajućim sirovinama za izolaciju ovog elementa. U okeanu je dio stroncijuma koncentrisan u feromanganskim nodulama (4900 tona godišnje). Stroncijum akumuliraju i najjednostavniji morski organizmi - radiolarije, čiji je skelet izgrađen od SrSO 4.
Detaljna procjena svjetskih industrijskih resursa stroncijuma nije napravljena, ali se vjeruje da premašuju milijardu tona.
Najveća nalazišta celestina nalaze se u Meksiku, Španiji i Turskoj. U Rusiji postoje slična ležišta u regijama Khakasia, Perm i Tula. Međutim, potrebe za stroncijumom u našoj zemlji podmiruju se uglavnom uvozom, kao i preradom apatitnog koncentrata, gde stroncijum karbonat čini 2,4%. Stručnjaci smatraju da proizvodnja stroncijuma u nedavno otkrivenom ležištu Kishertskoye (Permski region) može uticati na situaciju na svjetskom tržištu ovog proizvoda. Cijena permskog stroncijuma može biti otprilike 1,5 puta niža od cijene američkog stroncijuma, čija cijena sada iznosi oko 1.200 dolara po toni.
Karakteristike jednostavnih supstanci i industrijska proizvodnja metalnog stroncijuma.
Metalni stroncijum ima srebrno-bijelu boju. U nerafiniranom stanju obojen je blijedožutom bojom. To je relativno mekan metal i lako se može rezati nožem. Na sobnoj temperaturi, stroncijum ima kubičnu rešetku usredsređenu na lice (a-Sr); na temperaturama iznad 231°C prelazi u heksagonalnu modifikaciju (b -Sr); na 623° C transformira se u kubičnu modifikaciju usmjerenu na tijelo (g -Sr). Stroncijum je lak metal, gustina njegovog a-oblika je 2,63 g/cm3 (20°C). Tačka topljenja stroncijuma je 768°C, tačka ključanja je 1390°C.
Budući da je zemnoalkalni metal, stroncij aktivno reagira s nemetalima. Na sobnoj temperaturi, metalni stroncij je prevučen filmom oksida i peroksida. Kada se zagreje na vazduhu, zapali se. Stroncijum lako stvara nitride, hidride i karbide. Na povišenim temperaturama, stroncij reagira s ugljičnim dioksidom:
5Sr + 2CO 2 = SrC 2 + 4SrO
Metalni stroncij reagira s vodom i kiselinama, oslobađajući iz njih vodik:
Sr + 2H 3 O + = Sr 2+ + H 2 + 2H 2 O
Reakcija se ne dešava u slučajevima kada se formiraju slabo rastvorljive soli.
Stroncijum se rastvara u tečnom amonijaku i formira tamnoplave otopine iz kojih se isparavanjem može dobiti sjajni amonijak Sr(NH 3) 6 boje bakra, koji se postepeno razlaže do amida Sr(NH 2) 2.
Da bi se metalni stroncij dobio iz prirodnih sirovina, koncentrat celestina se prvo reducira zagrijavanjem uglja u stroncij sulfid. Stroncijum sulfid se zatim tretira hlorovodoničnom kiselinom, a nastali stroncijum hlorid se dehidrira. Koncentrat stroncijanita se razlaže pečenjem na 1200°C, a zatim se nastali stroncijum oksid otapa u vodi ili kiselinama. Često se stroncijanit odmah otopi u dušičnoj ili hlorovodoničnoj kiselini.
Metalni stroncijum se dobija elektrolizom mešavine rastopljenog stroncijum hlorida (85%) i kalijuma ili amonijum hlorida (15%) na katodi od nikla ili gvožđa na 800°C. Stroncijum dobijen ovom metodom obično sadrži 0,3–0,4% kalijuma.
Koristi se i visokotemperaturna redukcija stroncijum oksida aluminijumom:
4SrO + 2Al = 3Sr + SrO Al 2 O 3
Za metalotermnu redukciju stroncijum oksida takođe se koristi silicijum ili ferosilicij. Proces se izvodi na 1000°C u vakuumu u čeličnoj cijevi. Stroncij hlorid se redukuje metalnim magnezijumom u atmosferi vodika.
Najveći proizvođači stroncijuma su Meksiko, Španija, Turska i Velika Britanija.
Uprkos prilično visokom sadržaju u zemljinoj kori, metalni stroncij još nije našao široku upotrebu. Kao i drugi zemnoalkalni metali, sposoban je da prečišćava crne metale od štetnih gasova i nečistoća. Ovo svojstvo daje stroncijumu izglede za upotrebu u metalurgiji. Osim toga, stroncijum je legirajući aditiv legurama magnezijuma, aluminijuma, olova, nikla i bakra.
Metalni stroncij apsorbira mnoge plinove i stoga se koristi kao getter u vakuumskoj tehnologiji.
Jedinjenja stroncijuma.
Preovlađujuće oksidaciono stanje (+2) za stroncijum je određeno prvenstveno njegovom elektronskom konfiguracijom. Formira brojne binarne spojeve i soli. Stroncijev hlorid, bromid, jodid, acetat i neke druge soli stroncijuma su vrlo topljive u vodi. Većina soli stroncijuma je slabo rastvorljiva; među njima su sulfati, fluoridi, karbonati, oksalati. Slabo rastvorljive soli stroncijuma lako se dobijaju reakcijama razmene u vodenom rastvoru.
Mnoga jedinjenja stroncijuma imaju neobičnu strukturu. Na primjer, izolirani molekuli stroncij halogenida su primjetno zakrivljeni. Ugao veze je ~120° za SrF 2 i ~115° za SrCl 2 . Ovaj fenomen se može objasniti pomoću sd- (a ne sp-) hibridizacije.
Stroncijev oksid SrO se dobija kalcinacijom karbonata ili dehidratacijom hidroksida na vrućoj temperaturi. Energija rešetke i tačka topljenja ovog jedinjenja (2665°C) su veoma visoke.
Kada se stroncijum oksid kalcinira u okruženju kiseonika pod visokim pritiskom, nastaje peroksid SrO 2. Dobijen je i žuti superoksid Sr(O 2) 2. U interakciji s vodom, stroncij oksid stvara hidroksid Sr(OH) 2.
Stroncijev oksid– komponenta oksidnih katoda (emiteri elektrona u vakuum uređajima). Dio je stakla slikovnih cijevi televizora u boji (apsorbira X-zrake), visokotemperaturnih supravodiča i pirotehničkih smjesa. Koristi se kao polazni materijal za proizvodnju metalnog stroncijuma.
Godine 1920. American Hill je prvi put koristio mat glazuru, koja je uključivala okside stroncijuma, kalcija i cinka, ali je ta činjenica prošla nezapaženo, a nova glazura nije postala konkurent tradicionalnim olovnim glazurama. Tek za vrijeme Drugog svjetskog rata, kada je olovo postalo posebno oskudno, sjetili su se Hillovog otkrića. To je izazvalo lavinu istraživanja: desetine recepata za glazuru od stroncijuma pojavilo se u različitim zemljama. Stroncijeve glazure ne samo da su manje štetne od olovnih, već su i pristupačnije (stroncijev karbonat je 3,5 puta jeftiniji od crvenog olova). Istovremeno, imaju sve pozitivne kvalitete olovnih glazura. Štoviše, proizvodi premazani takvim glazurama dobivaju dodatnu tvrdoću, otpornost na toplinu i kemijsku otpornost.
Emajli – neprozirne glazure – takođe se pripremaju na bazi silicijum i stroncijum oksida. Oni su neprozirni dodatkom titanijuma i cink oksida. Predmeti od porculana, posebno vaze, često su ukrašeni glazurom od krekelja. Čini se da je takva vaza prekrivena mrežom obojenih pukotina. Osnova crackle tehnologije su različiti koeficijenti toplinskog širenja glazure i porculana. Porculan premazan glazurom peče se na temperaturi od 1280-1300°C, zatim se temperatura snižava na 150-220°C i još ne potpuno ohlađen proizvod se potapa u rastvor soli za bojenje (npr. soli kobalta, ako morate nabaviti crnu mrežicu). Ove soli popunjavaju nastale pukotine. Nakon toga, proizvod se suši i ponovo zagrijava na 800–850 ° C - soli se tope u pukotinama i zatvaraju ih.
Stroncij hidroksid Sr(OH)2 se smatra umjereno jakom bazom. Nije dobro rastvorljiv u vodi, pa se može istaložiti dejstvom koncentrovanog alkalnog rastvora:
SrCl 2 + 2KOH(konc) = Sr(OH) 2 Í̈ + 2KCl
Kada se kristalni stroncijum hidroksid tretira sa vodikovim peroksidom, nastaje SrO 2 8H 2 O.
Stroncij hidroksid se može koristiti za ekstrakciju šećera iz melase, ali se obično koristi jeftiniji kalcijum hidroksid.
Stroncijev karbonat SrCO 3 je slabo rastvorljiv u vodi (2·10 –3 g na 100 g na 25°C). U prisustvu viška ugljen-dioksida u rastvoru, prelazi u bikarbonat Sr(HCO 3) 2.
Kada se zagrije, stroncij karbonat se razlaže na stroncij oksid i ugljični dioksid. Reaguje sa kiselinama da oslobađa ugljični dioksid i formira odgovarajuće soli:
SrCO 2 + 3HNO 3 = Sr(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O
Glavna područja stroncijum karbonata u savremenom svijetu su proizvodnja slikovnih cijevi za televizore u boji i kompjutere, keramičkih feritnih magneta, keramičkih glazura, pasta za zube, antikorozivnih i fosforescentnih boja, visokotehnološke keramike i pirotehnike. Najintenzivnija područja potrošnje su prva dva. Istovremeno, potražnja za stroncijum karbonatom u proizvodnji televizijskog stakla raste sa sve većom popularnošću većih televizijskih ekrana. Napredak u tehnologiji televizora sa ravnim ekranom može smanjiti potražnju za stroncijum karbonatom za TV ekrane, ali stručnjaci iz industrije vjeruju da televizori s ravnim ekranom neće postati značajna konkurencija tradicionalnim televizorima u sljedećih 10 godina.
Evropa troši lavovski dio stroncij karbonata za proizvodnju stroncij feritnih magneta, koji se koriste u automobilskoj industriji, gdje se koriste za magnetne brave na vratima automobila i kočionim sistemima. U SAD-u i Japanu, stroncij karbonat se prvenstveno koristi u proizvodnji televizijskog stakla.
Dugi niz godina najveći svjetski proizvođači stroncij karbonata bili su Meksiko i Njemačka, čiji proizvodni kapaciteti za ovaj proizvod sada iznose 103 hiljade odnosno 95 hiljada tona godišnje. U Njemačkoj se uvezeni celestin koristi kao sirovina, dok meksičke tvornice koriste lokalne sirovine. Nedavno je u Kini povećan godišnji kapacitet proizvodnje stroncijum karbonata (na približno 140 hiljada tona). Kineski stroncij karbonat se aktivno prodaje u Aziji i Europi.
Stroncijev nitrat Sr(NO 3) 2 je visoko rastvorljiv u vodi (70,5 g na 100 g na 20 °C). Priprema se reakcijom metalnog stroncijuma, oksida, hidroksida ili karbonata s dušičnom kiselinom.
Stroncijev nitrat je komponenta pirotehničkih kompozicija za signalne, rasvjetne i zapaljive baklje. Boji plamen karmin crvenom bojom. Iako druga jedinjenja stroncijuma daju plamenu istu boju, nitrat je poželjniji u pirotehnici: ne samo da boji plamen, već služi i kao oksidant. Kada se razgradi u plamenu, oslobađa slobodan kiseonik. U tom slučaju prvo nastaje stroncij nitrit, koji se zatim pretvara u stroncij i dušikove okside.
U Rusiji su se spojevi stroncijuma široko koristili u pirotehničkim kompozicijama. Za vrijeme Petra Velikog (1672–1725) od njih su se pravile „zabavne vatre“ koje su se priređivale prilikom raznih proslava i slavlja. Akademik A.E. Fersman nazvao je stroncijum "metalom crvenih svjetala".
Stroncijum sulfat SrSO 4 je slabo rastvorljiv u vodi (0,0113 g na 100 g na 0°C). Kada se zagrije iznad 1580°C, raspada se. Dobiva se taloženjem iz rastvora soli stroncijuma sa natrijum sulfatom.
Stroncijev sulfat se koristi kao punilo u proizvodnji boja i gume i kao sredstvo za utezanje u tekućinama za bušenje.
Stroncijev hromat SrCrO 4 precipitira kao žuti kristali kada se pomešaju rastvori hromne kiseline i barijum hidroksida.
Stroncijev dihromat, nastao djelovanjem kiselina na kromat, vrlo je topiv u vodi. Za pretvaranje stroncij hromata u dikromat dovoljna je slaba kiselina kao što je octena kiselina:
2SrCrO 4 + 2CH 3 COOH = 2Sr 2+ + Cr 2 O 7 2– + 2CH 3 COO – + H 2 O
Na ovaj način se može odvojiti od manje rastvorljivog barijum hromata, koji se može pretvoriti u dihromat samo dejstvom jakih kiselina.
Stroncijev kromat ima visoku svjetlosnu otpornost, vrlo je otporan na visoke temperature (do 1000°C), te ima dobra pasivirajuća svojstva u odnosu na čelik, magnezij i aluminij. Stroncijev kromat se koristi kao žuti pigment u proizvodnji lakova i umjetničkih boja. Zove se "stroncijanska žuta". Uključuje se u prajmere na bazi smola rastvorljivih u vodi i posebno u prajmere na bazi sintetičkih smola za lake metale i legure (prjmeri za avione).
Stroncijum titanat SrTiO 3 se ne rastvara u vodi, već prelazi u rastvor pod uticajem vruće koncentrovane sumporne kiseline. Dobija se sinterovanjem oksida stroncijuma i titanijuma na 1200–1300°C ili koprecipitiranih teško rastvorljivih jedinjenja stroncijuma i titana iznad 1000°C. Stroncijev titanat se koristi kao feroelektrik, deo je piezokeramike. U mikrotalasnoj tehnologiji služi kao materijal za dielektrične antene, fazne pomerače i druge uređaje. Filmovi od stroncijum titanata koriste se u proizvodnji nelinearnih kondenzatora i senzora infracrvenog zračenja. Uz njihovu pomoć stvaraju se slojevite strukture dielektrik-poluvodič-dielektrik-metal, koje se koriste u fotodetektorima, uređajima za skladištenje i drugim uređajima.
Stroncijum heksaferit SrO·6Fe 2 O 3 se dobija sinterovanjem mešavine gvožđe (III) oksida i stroncijum oksida. Ovo jedinjenje se koristi kao magnetni materijal.
Stroncijum fluorid SrF 2 je slabo rastvorljiv u vodi (nešto više od 0,1 g u 1 litru rastvora na sobnoj temperaturi). Ne reaguje sa razblaženim kiselinama, već prelazi u rastvor pod uticajem vruće hlorovodonične kiseline. Mineral koji sadrži stroncijum fluorid, jarlit NaF 3SrF 2 3AlF 3, pronađen je u rudnicima kriolita na Grenlandu.
Stroncij fluorid se koristi kao optički i nuklearni materijal, komponenta specijalnih stakala i fosfora.
Stroncijev hlorid SrCl 2 je visoko rastvorljiv u vodi (34,6% po težini na 20°C). Iz vodenih rastvora ispod 60,34°C, SrCl 2 ·6H 2 O heksahidrat kristališe, šireći se u vazduhu. Na višim temperaturama prvo gubi 4 molekule vode, zatim još jednu, a na 250°C potpuno dehidrira. Za razliku od kalcijum hlorid heksahidrata, stroncijum hlorid heksahidrat je slabo rastvorljiv u etanolu (3,64% težinski na 6°C), koji se koristi za njihovo odvajanje.
Stroncij hlorid se koristi u pirotehničkim kompozicijama. Takođe se koristi u rashladnoj opremi, medicini i kozmetici.
Stroncijev bromid SrBr 2 je higroskopan. U zasićenom vodenom rastvoru, njegov maseni udeo je 50,6% na 20° C. Ispod 88,62° C, SrBr 2 6H 2 O heksahidrat kristališe iz vodenih rastvora, iznad ove temperature SrBr 3 H 2 O monohidrat kristališe. Hidrati su potpuno dehidrirani na 345 °C.
Stroncijev bromid se dobija reakcijom stroncijuma sa bromom ili stroncijum oksida (ili karbonata) sa bromovodničnom kiselinom. Koristi se kao optički materijal.
Stroncijum jodid SrI 2 je visoko rastvorljiv u vodi (64,0% težinski na 20°C), manje rastvorljiv u etanolu (4,3% težinski na 39°C). Ispod 83,9°C, SrI 2 6H 2 O heksahidrat kristališe iz vodenih rastvora, a iznad ove temperature kristališe SrI 2 2H 2 O dihidrat.
Stroncij jodid služi kao luminiscentni materijal u scintilacionim brojačima.
Stroncijum sulfid SrS se proizvodi zagrijavanjem stroncijuma sumporom ili redukcijom stroncij sulfata ugljem, vodonikom i drugim redukcijskim agensima. Njegovi bezbojni kristali se razlažu vodom. Stroncij sulfid se koristi kao komponenta fosfora, fosforescentnih jedinjenja i sredstava za uklanjanje dlačica u industriji kože.
Stroncijum karboksilati se mogu dobiti reakcijom stroncijum hidroksida sa odgovarajućim karboksilnim kiselinama. Stroncijeve soli masnih kiselina („stroncijevi sapuni“) koriste se za pravljenje posebnih masti.
Organostroncijeva jedinjenja. Izuzetno aktivna jedinjenja sastava SrR 2 (R = Me, Et, Ph, PhCH 2 itd.) mogu se dobiti upotrebom HgR 2 (često samo na niskim temperaturama).
Bis(ciklopentadienil)stroncij je proizvod direktne reakcije metala sa ili sa samim ciklopentadienom
Biološka uloga stroncijuma.
Stroncijum je komponenta mikroorganizama, biljaka i životinja. Kod morskih radiolarija, skelet se sastoji od stroncijum sulfata - celestina. Morske alge sadrže 26–140 mg stroncijuma na 100 g suhe tvari, kopnene biljke – oko 2,6, morske životinje – 2–50, kopnene životinje – oko 1,4, bakterije – 0,27–30. Akumulacija stroncijuma u različitim organizmima zavisi ne samo od njihove vrste i karakteristika, već i od odnosa sadržaja stroncijuma i drugih elemenata, uglavnom kalcijuma i fosfora, u životnoj sredini.
Životinje dobijaju stroncijum kroz vodu i hranu. Neke supstance, kao što su polisaharidi algi, ometaju apsorpciju stroncijuma. Stroncijum se akumulira u koštanom tkivu, čiji pepeo sadrži oko 0,02% stroncijuma (u ostalim tkivima - oko 0,0005%).
Soli i jedinjenja stroncijuma su niskotoksične supstance, ali višak stroncijuma utiče na koštano tkivo, jetru i mozak. Budući da je po hemijskim svojstvima blizak kalciju, stroncijum se oštro razlikuje od njega po svom biološkom delovanju. Prekomjeran sadržaj ovog elementa u tlu, vodi i prehrambenim proizvodima uzrokuje „Urovovu bolest“ kod ljudi i životinja (nazvana po rijeci Urov u istočnoj Transbaikaliji) - oštećenje i deformacija zglobova, usporavanje rasta i druge poremećaje.
Posebno su opasni radioaktivni izotopi stroncijuma.
Kao rezultat nuklearnih proba i nesreća u nuklearnim elektranama, u okoliš je ispuštena velika količina radioaktivnog stroncija-90, čije je vrijeme poluraspada 29,12 godina. Sve dok nije zabranjeno testiranje atomskog i vodoničnog oružja u tri sredine, broj žrtava radioaktivnog stroncijuma rastao je iz godine u godinu.
U roku od godinu dana nakon završetka atmosferskih nuklearnih eksplozija, kao rezultat samopročišćavanja atmosfere, većina radioaktivnih proizvoda, uključujući stroncij-90, pala je iz atmosfere na površinu zemlje. Zagađenje prirodnog okoliša zbog uklanjanja iz stratosfere radioaktivnih produkata nuklearnih eksplozija izvršenih na poligonima planete 1954-1980 sada ima sporednu ulogu; doprinos ovog procesa zagađenju atmosferskog zraka 90 Sr je dva reda. magnitude manje od vjetra koji diže prašinu sa kontaminiranog tla tokom nuklearnih testova i kao rezultat radijacijskih nesreća.
Stroncijum-90, zajedno sa cezijumom-137, glavni su zagađujući radionuklidi u Rusiji. Na radijacionu situaciju značajno utiče prisustvo kontaminiranih zona koje su se pojavile kao rezultat nesreća u nuklearnoj elektrani u Černobilu 1986. godine i u proizvodnom pogonu Mayak u Čeljabinskoj oblasti 1957. godine („Kištimska nesreća“), kao i u blizina nekih preduzeća nuklearnog gorivnog ciklusa.
Danas su prosječne koncentracije 90 Sr u zraku izvan područja kontaminiranih kao rezultat nesreća u Černobilju i Kyshtymu dostigle nivoe uočene prije nesreće u nuklearnoj elektrani Černobil. Hidrološki sistemi povezani sa područjima kontaminiranim tokom ovih nesreća značajno su pogođeni ispiranjem stroncijuma-90 sa površine tla.
Jednom u tlu, stroncijum, zajedno sa rastvorljivim jedinjenjima kalcijuma, ulazi u biljke. Mahunarke, korijenje i krtole akumuliraju najviše 90 Sr, dok žitarice, uključujući žitarice, i lan akumuliraju manje. U sjemenu i plodovima akumulira se značajno manje 90 Sr nego u drugim organima (na primjer, u listovima i stabljikama pšenice, 90 Sr je 10 puta više nego u zrnu).
Iz biljaka, stroncij-90 može proći direktno ili preko životinja u ljudsko tijelo. Stroncijum-90 se akumulira u većoj meri kod muškaraca nego kod žena. U prvim mjesecima djetetovog života, taloženje stroncijuma-90 je za red veličine veće nego kod odrasle osobe; on ulazi u tijelo s mlijekom i akumulira se u brzo rastućem koštanom tkivu.
Radioaktivni stroncij se akumulira u kosturu i tako izlaže tijelo dugotrajnom radioaktivnom izlaganju. Biološki efekat 90 Sr povezan je sa prirodom njegove distribucije u organizmu i zavisi od doze b-zračenja koju stvaraju on i njegov ćerki radioizotop 90 Y. Uz produženi unos 90 Sr u organizam, čak iu relativno malim količinama, kao rezultat kontinuiranog zračenja koštanog tkiva, mogu razviti leukemiju i rak kostiju. Potpuna dezintegracija stroncijuma-90 ispuštenog u okoliš dogodit će se tek nakon nekoliko stotina godina.
Primena stroncijuma-90.
Radioizotop stroncija se koristi u proizvodnji nuklearnih električnih baterija. Princip rada takvih baterija zasniva se na sposobnosti stroncijuma-90 da emituje elektrone visoke energije, koji se zatim pretvaraju u električnu energiju. Elementi od radioaktivnog stroncijuma, spojeni u minijaturnu bateriju (veličine kutije šibica), mogu bez problema da rade bez punjenja 15-25 godina; takve su baterije nezamjenjive za svemirske rakete i umjetne Zemljine satelite. I švicarski proizvođači satova uspješno koriste sićušne stroncijumske baterije za napajanje električnih satova.
Domaći naučnici kreirali su izotopski generator električne energije za napajanje automatskih meteoroloških stanica na bazi stroncijuma-90. Garantovani radni vek takvog generatora je 10 godina, tokom kojih je u stanju da snabdeva električnom strujom uređaje kojima je to potrebno. Svo njegovo održavanje sastoji se samo od preventivnih pregleda - jednom u dvije godine. Prvi uzorci generatora postavljeni su u Transbaikaliji iu gornjem toku rijeke Kručine tajge.
U Talinu postoji nuklearni svjetionik. Njegova glavna karakteristika su radioizotopni termoelektrični generatori, u kojima se, kao rezultat raspadanja stroncijuma-90, stvara toplinska energija, koja se zatim pretvara u svjetlost.
Za mjerenje debljine koriste se uređaji koji koriste radioaktivni stroncij. Ovo je neophodno za praćenje i upravljanje procesom proizvodnje papira, tkanina, tankih metalnih traka, plastičnih folija i premaza za boje i lakove. Izotop stroncijuma se koristi u instrumentima za merenje gustine, viskoznosti i drugih karakteristika supstance, u detektorima grešaka, dozimetrima i alarmima. U poduzećima za mašinogradnju često možete pronaći takozvane b-releje, oni kontroliraju dovod radnih komada za obradu, provjeravaju ispravnost alata i ispravan položaj dijela.
Prilikom proizvodnje materijala koji su izolatori (papir, tkanine, umjetna vlakna, plastika, itd.), statički elektricitet nastaje zbog trenja. Da bi se to izbjeglo, koriste se jonizujući izvori stroncijuma.
Elena Savinkina
Mit 02. Najopasniji radionuklid je stroncij
Postoji mit da je najopasniji radionuklid stroncijum-90. Odakle ova mračna popularnost? Uostalom, u operativnom nuklearnom reaktoru nastaju 374 umjetna radionuklida, od čega 10 različitih izotopa jednog stroncija. Ne, dajte nam ne bilo kakav stroncijum, već stroncijum-90.
Možda čitaocima u glavama bljesne nejasna misao o misterioznom poluživotu, o dugovječnim i kratkotrajnim radionuklidima? Pa, hajde da pokušamo da shvatimo. Usput, nemojte se plašiti riječi radionuklid. Danas se ovaj izraz obično koristi za označavanje radioaktivnih izotopa. Tako je - radionuklid, a ne iskrivljeni "radionuklid" ili čak "radionukleotid". Prošlo je 70 godina od eksplozije prve atomske bombe, a mnogi termini su ažurirani. Danas umjesto "atomski kotao" kažemo: "nuklearni reaktor", umjesto "radioaktivni zraci" - "jonizujuće zračenje", a umjesto "radioaktivni izotop" - "radionuklid".
No, vratimo se stroncijumu. Zaista, popularna ljubav prema stronciju-90 povezana je s njegovim poluživotom. Usput, šta je ovo: poluživot? Činjenica je da se radionuklidi razlikuju od stabilnih izotopa po tome što su njihova jezgra nestabilna, nestabilna. Prije ili kasnije se raspadaju - to se zove radioaktivni raspad. Istovremeno, radionuklidi, pretvarajući se u druge izotope, emituju upravo ova jonizujuća zračenja. Dakle, različiti radionuklidi su nestabilni u različitom stepenu. Neki se raspadaju veoma sporo, tokom stotina, hiljada, miliona, pa čak i milijardi godina. Nazivaju se dugovječnim radionuklidima. Na primjer, svi prirodni izotopi uranijuma su dugovječni. A postoje i kratkotrajni radionuklidi, oni se brzo raspadaju: u roku od nekoliko sekundi, sati, dana, mjeseci. Ali radioaktivni raspad se uvijek odvija po istom zakonu (slika 2.1).
Rice. 2.1. Zakon radioaktivnog raspada
Bez obzira koliko radionuklida uzmemo (tonu ili miligram), polovina ove količine se uvijek raspadne u istom (za dati radionuklid) vremenskom periodu. To je ono što se naziva "poluživot" i označava se: T
Ponovimo: ovaj vremenski period je jedinstven i nepromijenjen za svaki radionuklid. Sa istim stroncijumom-90 možete učiniti bilo šta: zagrijati ga, ohladiti, komprimirati pod pritiskom, ozračiti ga laserom - ipak će se polovina bilo kojeg dijela stroncijuma raspasti za 29,1 godinu, polovina preostale količine će se raspasti u drugoj 29,1 godina i tako dalje. Vjeruje se da nakon 20 poluraspada radionuklid potpuno nestaje.
Što se radionuklid brže raspada, to je radioaktivniji, jer je svaki raspad praćen oslobađanjem jednog dijela jonizujućeg zračenja u obliku alfa ili beta čestice, ponekad „praćenog“ gama zračenjem („čisti“ gama raspad čini ne postoje u prirodi). Ali šta znači “velika” ili “mala” radioaktivnost i kako se ona može izmjeriti?
U tu svrhu koristi se koncept aktivnosti. Aktivnost vam omogućava da procijenite intenzitet radioaktivnog raspada u brojevima. Ako se u sekundi dogodi jedno raspadanje, kažu: “Aktivnost radionuklida je jednaka jednom bekerelu (1 Bq).” Ranije su koristili mnogo veću jedinicu - kiriju: 1 Ci = 37 milijardi Bq. Naravno, treba uporediti jednake količine različitih radionuklida, na primjer 1 kg ili 1 mg. Aktivnost po jedinici mase radionuklida naziva se specifična aktivnost. Evo je, ova vrlo specifična aktivnost, obrnuto je proporcionalna poluživotu datog radionuklida (dakle, morate napraviti pauzu). Uporedimo ove karakteristike za najpoznatije radionuklide (tabela).
Pa zašto je i dalje stroncijum-90? Čini se da se ne ističe ni po čemu posebno - dakle, sredina je pola-pola. I upravo je to poenta! Prvo, pokušajmo odgovoriti na jedno (odmah vas upozoravam) provokativno pitanje. Koji su radionuklidi opasniji: kratkotrajni ili dugovječni? Dakle, mišljenja su bila podeljena.
Tabela 2.1. Karakteristike zračenja nekih radionuklida
S jedne strane, kratkotrajni su opasniji: aktivniji su. S druge strane, nakon brzog propadanja „kratkih“, problem zračenja nestaje. Oni koji su stariji pamte: odmah nakon nesreće u Černobilu najviše je buke bilo oko radioaktivnog joda. Kratkotrajni jod-131 potkopao je zdravlje mnogih černobilskih žrtava. Ali danas nema problema sa ovim radionuklidom. Samo šest mjeseci nakon nesreće, jod-131 oslobođen iz reaktora se raspao, a nije ostao ni trag.
Sada o dugovječnim izotopima. Njihovo vrijeme poluraspada može biti milione ili milijarde godina. Takvi nuklidi su nisko aktivni. Dakle, u Černobilju nije bilo, nema i neće biti problema sa radioaktivnom kontaminacijom teritorija uranijumom. Iako je po masi hemijskih elemenata oslobođenih iz reaktora uranijum bio taj koji je prednjačio, i to sa velikom razlikom. Ali ko mjeri radijaciju u tonama? U smislu aktivnosti i bekerela, uranijum ne predstavlja ozbiljnu opasnost: previše je dugovečan.
I sada dolazimo do odgovora na pitanje o stroncijumu-90. Ovaj izotop ima poluživot od 29 godina. Vrlo “odvratan” period, jer je srazmjeran životnom vijeku osobe. Stroncijum-90 je dovoljno dugovječan da kontaminira područje desetinama ili stotinama godina. Ali ne tako dugovječan da bi imao nisku specifičnu aktivnost. U pogledu vremena poluraspada, cezijum-137 je veoma blizak stroncijumu (30 godina). Zato tokom radijacijskih udesa upravo ovaj „slatki par“ stvara većinu „dugotrajnih“ problema. Inače, gama-aktivni (sa mnom tri stranice) cezijum je više kriv za negativne posljedice nesreće u Černobilu nego "čisti" beta emiter stroncijum.
I proći će šest stotina godina, i neće ostati cezijuma ili stroncijuma u zoni nesreće u Černobilju. A onda će doći prvo mjesto... Već ste pogodili, zar ne? Plutonijum! Ali još smo daleko od razumijevanja glavnog problema – opasnosti raznih radionuklida po zdravlje. Uostalom, poluživot, kao i specifična aktivnost, nije direktno povezan s takvom opasnošću. Ova svojstva karakterišu samo sam radionuklid.
Uzmimo, na primjer, iste količine uranijuma-238 i stroncijuma-90: identične po aktivnosti, a konkretno, svaka po milijardu bekerela. Za uranijum-238 je oko 80 kg, a za stroncijum-90 samo 0,2 mg. Hoće li njihovi zdravstveni rizici biti drugačiji? Kao raj sa zemlje! Možete mirno stajati pored ingota uranijuma od 80 kg, možete sjediti na njemu bez štete po zdravlje, jer će gotovo sve alfa čestice nastale raspadom uranijuma ostati unutar ingota. Ali količina stroncijuma-90 koja je ista po aktivnosti, a u isto vrijeme zanemarljivo mala po masi, izuzetno je opasna. Ako je osoba u blizini bez zaštitne opreme, tada će za kratko vrijeme dobiti barem opekotine od zračenja očiju i kože.
Znate li kako izgleda određena aktivnost? Ovdje se javlja analogija - brzina paljbe oružja. Sjećate li se da je pitanje o opasnostima dugotrajnih i kratkotrajnih radionuklida provokativno? Onako kako je! To je isto kao i pitanje: "Koje oružje je opasnije: ono koje ispaljuje stotinu metaka u minuti ili jedan hitac na sat?" Ovdje je važnije nešto drugo: kalibar oružja, šta puca i, što je najvažnije, hoće li metak doći do cilja, hoće li ga pogoditi i kakvu štetu će izazvati?
Počnimo s nečim jednostavnim - s "kalibrom". Vjerovatno ste već čuli za alfa, beta i gama zračenje. Upravo ove vrste zračenja nastaju tokom radioaktivnog raspada (povratak na tabelu 1). Takva zračenja imaju i zajednička svojstva i razlike.
Opšta svojstva: sve tri vrste zračenja su klasifikovane kao jonizujuće. Šta to znači? Energija zračenja je izuzetno visoka. Toliko da kada udare u drugi atom, izbace elektron iz njegove orbite. U ovom slučaju, ciljni atom se pretvara u pozitivno nabijeni ion (zbog toga radijacija jonizuje). Visoka energija razlikuje jonizujuće zračenje od svih ostalih zračenja, na primjer, mikrovalnog ili ultraljubičastog.
Da bude potpuno jasno, zamislimo atom. Sa ogromnim uvećanjem izgleda kao makovo zrno (jezgro atoma), okruženo tankim sfernim filmom poput mjehurića od sapunice promjera nekoliko metara (elektronska školjka). I sada vrlo sićušna zrna prašine, alfa ili beta čestica, izleti iz našeg zrnastog jezgra. Ovako izgleda radioaktivni raspad. Kada se emituje naelektrisana čestica, menja se naboj jezgra, što znači da se formira novi hemijski element.
A naša prašina juri velikom brzinom i zabija se u elektronsku ljusku drugog atoma, izbijajući iz nje elektron. Ciljni atom, izgubivši elektron, pretvara se u pozitivno nabijeni ion. Ali hemijski element ostaje isti: na kraju krajeva, broj protona u jezgru se nije promenio. Takva jonizacija je hemijski proces: ista stvar se dešava i metalima kada su rastvoreni u kiselinama.
Upravo zbog ove sposobnosti jonizacije atoma različite vrste zračenja se klasifikuju kao radioaktivne. Jonizujuće zračenje može nastati ne samo kao rezultat radioaktivnog raspada. Njihovi izvori mogu biti: reakcija fisije (atomska eksplozija ili nuklearni reaktor), reakcija fuzije lakih jezgri (Sunce i druge zvijezde, hidrogenska bomba), akceleratori nabijenih čestica i rendgenska cijev (ovi uređaji sami po sebi nisu radioaktivni ). Glavna razlika između zračenja je visoka energija jonizujućeg zračenja.
Razlike između alfa, beta i gama zračenja određene su njihovom prirodom. Krajem 19. veka, kada je otkriveno zračenje, niko nije znao šta je ta "zver". A novootkrivene "radioaktivne zrake" jednostavno su označene prvim slovima grčke abecede.
Prvo su otkrili alfa zrake koje se emituju tokom raspadanja teških radionuklida - uranijuma, radijuma, torijuma, radona. Priroda alfa čestica je razjašnjena nakon njihovog otkrića. Ispostavilo se da su to jezgra atoma helijuma koja lete ogromnom brzinom. Odnosno, teški pozitivno nabijeni „paketi“ od dva protona i dva neutrona. Ove čestice "velikog kalibra" ne mogu daleko letjeti. Čak iu zraku ne putuju više od nekoliko centimetara, a list papira ili, recimo, vanjski mrtvi sloj kože (epidermis) ih potpuno zarobi.
Beta čestice, nakon detaljnijeg ispitivanja, ispostavilo se da su obični elektroni, ali opet putuju ogromnom brzinom. Oni su mnogo lakši od alfa čestica i imaju manji električni naboj. Takve "malokalibarske" čestice prodiru dublje u različite materijale. U zraku beta čestice lete nekoliko metara, mogu ih zaustaviti: tanak lim, prozorsko staklo i obična odjeća. Vanjsko zračenje obično opeče očno sočivo ili kožu, slično ultraljubičastom zračenju sunca.
I konačno, gama zračenje. Iste je prirode kao vidljivo svjetlo, ultraljubičasto, infracrveno zračenje ili radio valovi. Odnosno, gama zraci su elektromagnetno (fotonsko) zračenje, ali sa izuzetno visokom energijom fotona. Ili, drugim rečima, sa veoma kratkom talasnom dužinom (slika 2.2).
Rice. 2.2. Skala elektromagnetnog zračenja
Gama zračenje ima vrlo veliku prodornu moć. Zavisi od gustine ozračenog materijala i procjenjuje se debljinom sloja poluslabljenja. Što je materijal gušći, to bolje blokira gama zrake. Zato se beton ili olovo često koriste za zaštitu od gama zračenja. U vazduhu, gama zraci mogu da putuju desetinama, stotinama, pa čak i hiljadama metara. Za druge materijale, debljina sloja poluprigušenja prikazana je na Sl. 2.3.
Rice. 2.3 - Značaj slojeva poluslabljenja gama zračenja
Kada je osoba izložena gama zračenju, može doći do oštećenja kože i unutrašnjih organa. Ako beta zračenje uporedimo sa gađanjem mecima malog kalibra, onda je gama zračenje pucanje iglama. Priroda i svojstva gama zračenja su vrlo slični rendgenskom zračenju. Razlikuje se po porijeklu: dobiva se umjetno u rendgenskoj cijevi.
Postoje i druge vrste jonizujućeg zračenja. Na primjer, tijekom nuklearnog izbijanja ili rada nuklearnog reaktora, osim gama zračenja, stvaraju se i neutronski tok. Osim ovih istih zračenja, kosmičke zrake nose protone i još mnogo toga.
Književnost
1. Standardi radijacijske sigurnosti NRB-99/2009: sanitarni i epidemiološki propisi i propisi. - M.: Federalni centar za higijenu i epidemiologiju Rospotrebnadzora, 2009. – 100 str.
Molimo omogućite JavaScript da vidite90 Sr-β emiter sa vremenom poluraspada od 28,6 godina. Kao rezultat raspada 90 Sr, formira se 90 Y, takođe β-emiter sa poluživotom od 64,2 sata.
Izotopi stroncijuma koji padaju na površinu Zemlje migriraju duž bioloških lanaca i, na kraju, mogu ući u ljudsko tijelo.
Stepen i brzina apsorpcije stroncijuma iz gastrointestinalnog trakta zavise od hemijskog jedinjenja čiji je sastavni deo, starosti osobe i funkcionalnog stanja organizma, kao i sastava ishrane. Tako se kod mladih ljudi stroncij brže i potpunije apsorbira. Povećanje sadržaja kalcijevih soli u ishrani smanjuje apsorpciju jedinjenja stroncijuma. Kada se mlijeko konzumira, apsorpcija stroncijuma se povećava. U različitim uslovima, apsorpcija stroncijuma iz gastrointestinalnog trakta kreće se od 11 do 99%.
Apsorbirani stroncij aktivno je uključen u mineralni metabolizam. Kao analog kalcijuma, radioaktivni stroncij se taloži uglavnom u kostima i koštanoj srži (kritični organi).
Stroncijum se izlučuje izmetom i urinom. Efektivni poluživot je 17,5 godina.
U ranim fazama nakon uzimanja u velikim količinama 90 Sr uočavaju se promjene u organima kroz koje on ulazi ili se izlučuje: sluzokože usta, gornjih disajnih puteva i crijeva. Kasnije su funkcije jetre narušene. Prilikom udisanja slabo rastvorljivih jedinjenja stroncijuma, izotop stroncijuma se može prilično čvrsto fiksirati u plućima, koja su u tim slučajevima, zajedno sa respiratornim traktom, kritični organi. Međutim, dugoročno i nakon udisanja, kosti i koštana srž postaju kritični organi, u kojima se taloži do 90% svih aktivnosti.
Tokom reakcije hematopoetskog tkiva na stroncijum tokom dužeg vremenskog perioda, morfološki sastav krvi se malo menja. Samo kada se unose velike količine, citopenija se razvija i napreduje. Nisu uočeni ozbiljni slučajevi oštećenja akutnog ili subakutnog toka kod ljudi.
Produženim unosom stroncijuma i subakutnom radijacijskom bolešću postepeno se razvija anemija, supresija spermatozoida i oogeneze, oslabljen imunitet, funkcija jetre i bubrega, neuroendokrinog sistema, a životni vijek se smanjuje.
Dugoročno se razvijaju hiper- ili hipoplastični procesi u koštanoj srži, leukemija i koštani sarkomi. Rjeđe se neoplazme uočavaju u hipofizi i drugim endokrinim organima, u jajnicima i mliječnoj žlijezdi.
Dugo vrijeme poluraspada 90 Sr određuje dugoročnu postojanost visokog nivoa kontaminacije teritorija i objekata životne sredine nakon kontaminacije ovim radionuklidom.
Među produktima nuklearne fisije nalazi se i 89 Sr, koji je također β-emiter. Međutim, vrijeme poluraspada 89 Sr je kraće - 53 dana, pa se stupanj radioaktivne kontaminacije objekata u ovom slučaju smanjuje mnogo brže.
Izvori su zapečaćeni ljepilom. Sastoje se od supstrata obloženog preparatom koji sadrži radionuklide stroncijum-90+itrijum-90, smešten između tela i poklopca izvora.
Područje primjene:
Radioizotopni uređaji
Bilješka:
Klase čvrstoće izvora odgovaraju C 34444 prema GOST 25926 (ISO 2919). Navedeni vijek trajanja je 3,5 godine od datuma izdavanja. Kontrola nepropusnosti se vrši u skladu sa GOST R 51919-2002 (ISO 9978:1992(E)) metodom potapanja, granica prolaska je 200 Bq (~5 nCi). Izvori se isporučuju u setovima koji se sastoje od jednog BIS-R izvora i jednog BIS-K izvora ili devet BIS-6A izvora i jednog BIS-F izvora. Na zahtjev, moguća je isporuka pojedinačnih izvora uključenih u komplet.
Glavne tehničke karakteristike:
Predstavljaju podlogu debljine 1,1 max mm na čiju radnu površinu (udubljenje) nanosi se sloj radioaktivnog lijeka zaštićen filmom od metalnog oksida. Navedeni vijek trajanja je 10 godina od datuma izdavanja.
Područje primjene:
Za verifikaciju i kalibraciju radiometrijske opreme kao mere radionuklidne aktivnosti.
Bilješka:
Klase čvrstoće izvora odgovaraju C 24324 prema GOST 25926 (ISO 2919). Kontrola nepropusnosti se vrši u skladu sa GOST R 51919-2002 (ISO 9978:1992(E)) metodom suvog brisa sa neradne površine, granica prolaska je 2 Bq (~0,05 nCi). Izvori se isporučuju pojedinačno, u setovima i kompletima.
* Izmjerene vrijednosti aktivnosti radionuklida ne razlikuju se od nominalnih za više od 30%.
Stroncijum-90 je čisti beta emiter sa poluživotom od 29,12 godina. 90Sr je čisti beta emiter sa maksimalnom energijom od 0,54 eV. Kada se raspadne, formira ćerki radionuklid 90Y sa poluživotom od 64 sata.Poput 137Cs, 90Sr se može naći u vodi rastvorljivim i nerastvorljivim oblicima. Osobine ponašanja ovog radionuklida u ljudskom tijelu. Gotovo sav stroncij-9O koji ulazi u tijelo koncentrisan je u koštanom tkivu. To se objašnjava činjenicom da je stroncij kemijski analog kalcija, a spojevi kalcija su glavna mineralna komponenta kostiju. Kod djece je metabolizam minerala u koštanom tkivu intenzivniji nego kod odraslih, pa se stroncij-90 akumulira u njihovom skeletu u većim količinama, ali se i brže izlučuje.
Za ljude, poluživot stroncijuma-90 je 90-154 dana. Stroncijum-90 deponovan u koštanom tkivu prvenstveno utiče na crvenu koštanu srž – glavno hematopoetsko tkivo, koje je takođe veoma osetljivo na radioaktivnost. Generativna tkiva su ozračena od stroncijuma-90 akumuliranog u karličnim kostima. Zbog toga su za ovaj radionuklid utvrđene niske maksimalno dozvoljene koncentracije - približno 100 puta niže nego za cezijum-137.
Stroncijum-90 ulazi u organizam samo hranom, a do 20% njegovog unosa se apsorbuje u crevima. Najveći sadržaj ovog radionuklida u koštanom tkivu stanovnika sjeverne hemisfere zabilježen je 1963-1965. Zatim je ovaj skok uzrokovan globalnim ispadanjem radioaktivnih padavina od intenzivnih testiranja nuklearnog oružja u atmosferi 1961-1962.
Nakon nesreće u nuklearnoj elektrani Černobil, cijela teritorija sa značajnom kontaminacijom stroncijum-90 bila je u zoni od 30 kilometara. Velika količina stroncijuma-90 završila je u vodnim tijelima, ali u riječnoj vodi njegova koncentracija nikada nije premašila maksimalno dozvoljenu za vodu za piće (osim rijeke Pripjat početkom maja 1986. u njenom donjem toku).
Biološki poluživot za stroncijum-90 iz mekih tkiva je 5-8 dana, za kosti – do 150 dana (16% se izlučuje sa Teffom jednakim 3360 dana).
Dao. Posljedice su znaci perverzije i sporog restrukturiranja kosti, kao i naglo smanjenje njene cirkulacijske mreže.
55. Cezijum-137 poluživot, ulazak u organizam.
Cezijum-137 je beta emiter sa vremenom poluraspada od 30,174 godine. 137Ss su 1860. godine otkrili njemački naučnici Kirchhoff i Bunsen. Ime je dobila po latinskoj riječi caesius - plava, na osnovu karakteristične svijetle linije u plavoj regiji spektra. Trenutno je poznato nekoliko izotopa cezijuma. Od najveće praktične važnosti je 137Cs, jedan od najdugovječnijih fisionih proizvoda uranijuma.
Nuklearna energija je izvor 137Ss koji ulazi u okolinu. Prema objavljenim podacima, 2000. godine reaktori nuklearnih elektrana u svim zemljama svijeta ispustili su u atmosferu oko 22,2 x 1019 Bq 137Cs. 137S se ispušta ne samo u atmosferu, već i u oceane iz nuklearnih podmornica, tankera i ledolomaca opremljenih nuklearnim elektranama. Po svojim hemijskim svojstvima cezijum je blizak rubidijumu i kalijumu - elementima grupe 1. Izotopi cezijuma se dobro apsorbuju bilo kojim putem ulaska u organizam..
Nakon nesreće u Černobilu, 1,0 MCi cezijuma-137 ispušteno je u vanjsko okruženje. Trenutno je to glavni radionuklid koji stvara dozu u područjima pogođenim nesrećom nuklearne elektrane u Černobilu. Pogodnost kontaminiranog prostora za pun život zavisi od njegovog sadržaja i ponašanja u vanjskom okruženju.
Tla ukrajinsko-bjeloruskog Polesja imaju specifičnu karakteristiku - cezijum-137 je slabo fiksiran i kao rezultat toga lako ulazi u biljke kroz korijenski sistem.
Izotopi cezijuma, kao produkti fisije uranijuma, uključeni su u biološki ciklus i slobodno migriraju kroz različite biološke lance. Trenutno se 137Cs nalazi u tijelu raznih životinja i ljudi. Treba napomenuti da se stabilni cezij nalazi u ljudskom i životinjskom tijelu u količinama od 0,002 do 0,6 μg po 1 g mekog tkiva.
Apsorpcija 137Ss u gastrointestinalnom traktu životinja i ljudi je 100%. U određenim područjima gastrointestinalnog trakta, apsorpcija 137Cs se odvija različitom brzinom. Kroz respiratorni trakt, unos 137Cs u ljudski organizam iznosi 0,25% količine unesene hranom. Nakon oralnog uzimanja cezijuma, značajne količine apsorbiranog radionuklida se izlučuju u crijeva, a zatim se reapsorbiraju u silaznom crijevu. Stepen reapsorpcije cezija može značajno varirati između životinjskih vrsta. Ušavši u krv, relativno se ravnomjerno raspoređuje po organima i tkivima. Put ulaska i vrsta životinje ne utiču na distribuciju izotopa.
Određivanje 137Cs u ljudskom organizmu vrši se mjerenjem gama zračenja iz tijela i beta, gama zračenja iz izlučevina (urina, fecesa). U tu svrhu koriste se beta-gama radiometri i mjerač ljudskog zračenja (HRU). Na osnovu pojedinačnih pikova u spektru koji odgovaraju različitim gama emiterima, može se odrediti njihova aktivnost u tijelu. Kako bi se spriječile radijacijske ozljede od 137Ss, sve radove sa tekućim i čvrstim jedinjenjima preporučuje se obavljati u zatvorenim kutijama. Da bi se spriječio ulazak cezijuma i njegovih spojeva u organizam, potrebno je koristiti ličnu zaštitnu opremu i pridržavati se pravila lične higijene.
Efektivni poluživot dugoživućih izotopa određen je uglavnom biološkim poluživotom, a poluživotom kratkoživućih izotopa njihovim poluživotom. Biološki poluživot je različit - od nekoliko sati (kripton, ksenon, radon) do nekoliko godina (skandijum, itrijum, cirkonijum, aktinijum). Efektivni poluživot se kreće od nekoliko sati (natrijum-24, bakar-64), dana (jod-131, fosfor-23, sumpor-35), do desetina godina (radijum-226, stroncijum-90).
Biološko vrijeme poluraspada cezijuma-137 iz tijela je 70 dana, a iz mišića, pluća i skeleta - 140 dana.
