środa, 8 października 2014

Izotopy wokół nas - superciężki wodór (tryt)

Tryt jest jedynym promieniotwórczym izotopem wodoru, najlżejszym z radionuklidów i najcięższym z izotopów wodoru. W jego jądrze znajduje się jeden proton i dwa neutrony. Dla przypomnienia, "zwykły" wodór (znany też jako prot) ma w jądrze jeden proton, zaś jego cięższy izotop deuter - proton i neutron.
Tryt powstaje w znikomych ilościach w atmosferze na skutek działania promieniowania kosmicznego. Większe ilości powstają w reaktorach jądrowych oraz podczas eksplozji nuklearnych. Tryt można otrzymać syntetycznie bombardując neutronami lit (zarówno izotopy Li-6 i Li-7). Czas połowicznego rozpadu trytu wynosi 12 lat. Tryt ulega rozpadowi beta minus do helu-3, a energia emitowanych cząstek wynosi zaledwie 0,018 MeV (dla porównania - jod-131 - 0,9 MeV, stront-90 0,546 MeV, cez-137 0,512 MeV energii cząstek beta). 

Wpływ na zdrowie
Pomimo tak niskiej energii promieniowania tryt wykazuje znaczną radiotoksyczność, a jego współczynnik wagowy promieniowania wynosi 2 (promieniowanie beta ma zwykle QF=1, czyli 1 Gy odpowiada działaniu biologicznemu 1 Sv, ale dla trytu 1 Gy = 2 Sv). Toksyczność trytu związana jest z jego właściwościami chemicznymi. Radioaktywny wodór wypiera zwykły wodór z wody i węglowodanów. Z wodą tryt tworzy wodę trytową (T2O), która jest wysoce korozyjna i miesza się w dowolnych proporcjach z lekką wodą (H2O). Rozcieńczona woda trytowa zawiera związek o wzorze sumarycznym HTO (w którym jeden z atomów wodoru jest ciężki i promieniotwórczy, a drugi nie). Usuwanie wody trytowej z organizmu trwa od tygodnia do dwóch i można ją przyspieszyć przez zwiększenie ilości przyjmowanych płynów (do 3-4 l/dzień). Zimą wydalanie trwa dwa razy dłużej. Nie ma więc bezpośredniego zagrożenia w razie jednorazowego przyjęcia niewielkich ilości trytu. Tryt nie jest szkodliwy, gdy znajduje się poza organizmem człowieka, ponieważ jego promieniowanie nie jest w stanie przeniknąć przez sam naskórek skóry. Również pomiar tego promieniowania jest mocno utrudniony - nawet starsze mierniki EKO-C z okienkiem mikowym nie są w stanie go wykryć, udaje się to tylko za pomocą nowych wersji, z mniejszą gęstością powierzchniową okienka. 

Zastosowanie
Tryt jest obecnie stosowany zamiast radu w różnego rodzaju elementach świecących, które muszą być niezależne od zasilania i nie potrzebować naświetlenia z zewnątrz (tak jak popularne farby okresowego świecenia, świecące pewien czas po oświetleniu). Trytem pokrywa się przyrządy celownicze broni strzeleckiej (w tym celowniki optyczne oraz kątomierze artyleryjskie), kompasy, zegarki, tablice ostrzegawcze, a także popularne ostatnio świecące breloczki. Tryt musi być zamknięty w grubej plastikowej osłonce, gdyż jako izotop wodoru potrafi przeniknąć przez najmniejszą nieszczelność. Światła trytowe działają na takiej samej zasadzie jak dawna farba radowa - promieniowanie trytu wywołuje świecenie fosforowych luminoforów o różnych kolorach. Słabe promieniowanie trytu pozwala na użycie dużych aktywności - w znakach "exit" z lat 70. znajdowało się aż 20 Ci trytu (więcej w notce o aktywności promieniotwórczej).

Źródło - https://en.wikipedia.org/wiki/Tritium_radioluminescence#/media/File:Tritium-exit-sign.jpg
Źródło https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/72/FN57SIGHTS03.jpg

Zagrożenie od takiej farby jest praktycznie zerowe - plastik i otaczające powietrze skutecznie tłumią słabe promieniowanie beta oraz śladowe promieniowanie rozproszenia (tzw. Bremmstrahlung), powstające w wyniku uderzenia cząstek beta w przeszkody na ich drodze.
  • Kompasy trytowe produkuje m.in. firma Cammenga, zawierają one 120 mCi trytu i są oznaczone symbolem radioaktywności oraz ostrzeżeniem "controlled disposal required" (konieczność utylizacji po zużyciu). Kompasy te pojawiają się na Allegro, koszt ok. 100-250 zł.
  • Zegarki z trytowym źródłem światła są dość drogie (od kilkuset do kilku tysięcy zł), jednym z tańszych modeli, produkowanym na potrzeby wojska, jest Luminox Navy Seal. Do droższych zalicza się Diver Davosa, czasem można też nabyć same tarcze ze świecącymi pałeczkami z trytem tudzież same pałeczki do własnoręcznego montażu.
  •  Breloczki z trytem kosztują ok. 50 zł na Allegro i mogą służyć do testowania czułości niektórych radiometrów (głównie tych wyposażonych w okienko mikowe).  W starszej wersji EKO-C powodują wzrost wskazań od tła naturalnego rzędu 2.5 cps do ok. 4 cps
  • Celowniki (muszki) do strzelań nocnych, produkowane kiedyś do kbk Beryl i Tantal, są dosyć tanie (28-35 zł), ale zawarty w nich tryt dawno stracił zdolność świecenia. Przykładowa muszka tego typu wygląda jak poniżej - widać nawet symbol "uwaga, radioaktywność":






Tryt jest też stosowany w badaniach hydrogeologicznych do badania przepływów wody oraz w diagnostyce medycznej przy pomiarach gospodarki wodnej w organizmie. Stosuje się go też do datowania niewielkich objętości wody odizolowanych od środowiska, np. wina w butelkach. Podczas II wojny światowej, gdy Alianci prowadzili ofensywę wgłąb Rzeszy, ekipy fizyków poszukiwały śladów niemieckiego programu atomowego. Regularnie wysyłano do laboratoriów próbki wody, poszukując m.in. aktywności trytu, mogących świadczyć o bliskości niemieckich instalacji nuklearnych. Pewnego razu oprócz wody wysłano do laboratorium butelkę wina z pobliskiej winnicy z żartobliwym dopiskiem "zbadajcie i to". Wkrótce przyszła odpowiedź "woda nieaktywna, ale wino tak, przyślijcie więcej!". Potraktowano tą odpowiedź jako żart i chęć zrobienia imprezy w laboratorium. Jakież było zdziwienie, gdy po następnych monitach o większą ilość wina okazało się, że... zawiera ono tryt, gdyż winnica znajdowała się w pobliżu zakładów przemysłu jądrowego!


Brak komentarzy:

Prześlij komentarz

Jeśli znajdziesz błąd lub chcesz podzielić się opinią, zapraszam!