Стронцій-90

Шаблон:Ізотоп Стро́нцій-90, також відомий як радіостро́нцій — радіоактивний нуклід хімічного елемента стронцію з атомним номером 38 і масовим числом 90. Утворюється здебільшого під час поділу ядер в ядерних реакторах і ядерній зброї.

У довкілля Шаблон:Нуклід потрапляє здебільшого під час ядерних вибухів і викидів на АЕС.

Стронцій є аналогом кальцію і здатний міцно відкладатися в кістках. Тривале опромінення Шаблон:Нуклід і продуктами його розпаду уражує кісткову тканину і кістковий мозок (мієлотоксичність), що зумовлює розвиток хронічної променевої хвороби, пухлин кровотворної тканини й кісток (радіогенна остеосаркома). У вагітних жінок накопичений в кістках ізотоп опромінює плід. З огляду на це і на те, що стронцій-90 володіє відносно тривалим періодом напіврозпаду, він переважно використовується як маркер під час визначення меж і рівнів антропогенного радіоактивного забруднення. Водночас загальний рівень іонізувального випромінювання (включно з γ- і α-) і сумарного вмісту всіх забруднювальних радіонуклідів, зокрема короткоживучих, на даній території може бути вищим, ніж такі для стронцію-90 або β-випромінювання.

Активність одного грама цього нукліда становить приблизно 5,1 ТБк.

Утворення і розпад

Шаблон:Нуклід є дочірнім продуктом [[Бета-розпад|Шаблон:SubatomicParticle-розпаду]] нукліда [[Рубідій-90|Шаблон:Нуклід]] (період напіврозпаду становить 158 (5) c) і його ядерних ізомерів c:

${}^{\mathrm{9}\mathrm{0}}{}_{\mathrm{3}\mathrm{7}}\mathrm{R}\mathrm{b}\to {}^{\mathrm{9}\mathrm{0}}{}_{\mathrm{3}\mathrm{8}}\mathrm{S}\mathrm{r}+e^{-}+{\overline{\nu }}_e.$

Зі свого боку, Шаблон:Нуклід зазнає Шаблон:SubatomicParticle-розпаду, переходячи в радіоактивний ітрій Шаблон:Нуклід (ймовірність 100 %, енергія розпаду 545,9 (14) кеВ):

${}^{\mathrm{9}\mathrm{0}}{}_{\mathrm{3}\mathrm{8}}\mathrm{S}\mathrm{r}\to {}^{\mathrm{9}\mathrm{0}}{}_{\mathrm{3}\mathrm{9}}\mathrm{Y}+e^{-}+{\overline{\nu }}_e.$

Нуклід Шаблон:Нуклід також радіоактивний, має період напіврозпаду 64 години й в процесі Шаблон:SubatomicParticle-розпаду з енергією 2,28 МеВ перетворюється в стабільний Шаблон:Нуклід.

Біологічна дія

Стронцій є хімічним аналогом кальцію, тому він найбільш ефективно відкладається в кістковій тканині (зокрема наявність стронцію-90 в дитячих зубах внаслідок атмосферних ядерних випробувань було підтверджено дослідженням канадського фізика Урсули Франклін, що стало одним з чинників прийняття міжнародного мораторію на такі випробування)). В м'яких тканинах затримується менше ніж 1%. Внаслідок відкладення в кістковій тканині, він опромінює кісткову тканину і червоний кістковий мозок. Оскільки масовий коефіцієнт у червоного кісткового мозку в 12 разів більший, ніж у кісткової тканини, то саме він є критичним органом за попадання стронцію-90 в організм, що збільшує ризик захворіти на лейкемію. А надходження великої кількості ізотопу може викликати променеву хворобу. Ці ж факти підтверджені в клініці розвитку хронічної променевої хвороби у населення, що проживало в долині річки Течі й в зоні СУРС (Східно-Уральський радіоактивний слід).

Радіоактивний вплив на біологічні організми радіоактивного ізотопу стронцію-90 не слід плутати з відносно безпечним стабільним ізотопом стронцію. Водночас вони не відрізняються за способами надходження в організм і за участю в біологічних обмінних процесах у ролі хімічного елемента.

Забруднення стронцієм-90 довкілля

Стронцій-90 не зовсім так, як, ймовірно, цезій-137 буде вивільнений внаслідок аварії на ядерному реакторі, оскільки він набагато менш летючий, але, мабуть, є найнебезпечнішим компонентом викидів радіоактивних речовин під час ядерних вибухів.

Дослідження сотень тисяч молочних зубів, зібраних доктором Луїзою Райсс та її колегами в рамках проєкту «Baby Tooth Survey» (Шаблон:Lang-uk), виявило значне зростання рівня Шаблон:Нуклід протягом 1950-х та початку 1960-х років. Кінцеві результати дослідження показали, що діти, народжені в Сент-Луїсі, штат Міссурі, в 1963 році мали рівень Шаблон:Нуклід у своїх молочних зубах в 50 разів вищий, ніж у дітей, народжених у 1950 році, до появи масштабних атомних випробувань. Оглядачі дослідження зазначили, що радіоактивне зараження, ймовірно, спричинило збільшення кількості захворювань у тих, в кого стронцій-90 поглинається кістками.

Стаття з початковими висновками дослідження була розповсюджена президентом США Джоном Кеннеді в 1961 році й допомогла переконати його підписати з Великою Британією та Радянським Союзом Договір про заборону випробувань ядерної зброї в атмосфері, космічному просторі й під водою, що закінчило наземні випробування ядерної зброї, через які відбувалася найбільша кількість ядерних викидів в атмосферу.

Чорнобильська катастрофа вивільнила приблизно 10 петабекерелів (ПБк), або близько 5% сумарного вмісту Шаблон:Нуклід в довкіллі. Аварія на Першій Фукусімській АЕС вивільнила 0,1-1 ПБк стронцію-90 через охолоджувальну воду в Тихий океан.

Отримання

Ізотоп Шаблон:Нуклід отримують з радіоактивних продуктів розпаду Шаблон:Нуклід в ядерних реакторах (вихід досягає 3,5% від продуктів поділу).

Застосування

Шаблон:Нуклід застосовується у виробництві радіоізотопних джерел енергії у формі титанату стронцію (SrTiO₃) (щільність 5,1 г/см³, енерговиділення близько 5,7 Вт/см³).

Одне з широких застосувань Шаблон:Нуклід — контрольні джерела дозиметричних приладів, зокрема військового призначення та Цивільної оборони. Найбільш поширений — типу «Б-8» виконаний як металева підкладка, яка містить в заглибленні краплю епоксидної смоли, яка містить сполуку Шаблон:Нуклід. Для забезпечення захисту від утворення радіоактивного пилу через ерозію, препарат закритий тонким шаром фольги. Фактично такі джерела іонізувального випромінювання є комплексом Шаблон:Нуклід — Шаблон:Нуклід, оскільки ітрій безперервно утворюється під час розпаду стронцію. Шаблон:Нуклід — Шаблон:Нуклід є практично чистим бета-джерелом. На відміну від гамма-радіоактивних препаратів бета-препарати легко екранувати відносно тонким (близько 1 мм) шаром сталі, що зумовило вибір бета-препарату для перевіркових цілей, починаючи з другого покоління військової дозиметричної апаратури (ДП-2, ДП-12, ДП-63).

Промислове застосування

Шаблон:Нуклід знаходить застосування в промисловості як радіоактивне джерело для товщиномірів.

Медичне застосування

Шаблон:Нуклід знаходить широке застосування в медицині як радіоактивне джерело для поверхневої променевої терапії деяких видів раку. Контрольовані кількості Шаблон:Нуклід та Шаблон:Нуклід можуть використовуватися для лікування раку кісток та для лікування коронарного рестенозу за допомогою судинної брахітерапії. Він також використовується як мічений атом у медицині та сільському господарстві.

Аерокосмічне застосування

Шаблон:Нуклід використовується в методі дефектоскопії лопатей (Шаблон:Lang-en) в деяких вертольотів з порожнистим лонжероном лопаті, щоб з'ясувати, чи утворилася тріщина.

Джерела

1. Измеритель мощности дозы (рентгенметр) ДП-5Б. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ЕЯ2.807.023 ТО
2. Рентгенметр «ДП-2». Описание и инструкция. Технический формуляр. 1964 г.
3. Гражданская оборона. Издание 8. М.: «Просвещение», 1975.