Стронций-90

Шаблон:Нуклид Стро́нций-90 (Шаблон:Lang-la) — радиоактивный нуклид химического элемента стронция с атомным номером 38 и массовым числом 90. Образуется преимущественно при делении ядер в ядерных реакторах и ядерном оружии.

В окружающую среду ⁹⁰Sr попадает преимущественно при ядерных взрывах и выбросах с АЭС.

Стронций является аналогом кальция и способен прочно откладываться в костях. Длительное радиационное воздействие ⁹⁰Sr и продуктов его распада поражает костную ткань и костный мозг (миелотоксичность), что приводит к развитию хронической лучевой болезни, опухолей кроветворной ткани и костей (радиогенная остеосаркома, крайне злокачественная и плохо поддающаяся лечению, отличается низкой радиочувствительностью). У беременных женщин накопленный в костях изотоп оказывает радиоактивное воздействие и на плод. С учётом этого и того, что стронций-90 обладает относительно длительным периодом полураспада, в основном используется как маркёрный при определении границ и уровней антропогенного радиоактивного загрязнения. При этом общий уровень ионизирующего излучения (включая γ- и α-) и суммарное содержания всех загрязняющих радионуклидов, в том числе короткоживущих, на данной территории может быть выше выявляемого стронция-90 или β-излучения.

Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно Шаблон:Nobr.

Образование и распад

Стронций-90 является дочерним продуктом β⁻-распада нуклида ⁹⁰Rb (период полураспада составляет 158(5) c) и его изомеров c:

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

В свою очередь, ⁹⁰Sr претерпевает β⁻-распад, переходя в радиоактивный иттрий ⁹⁰Y (вероятность 100 %, энергия распада 545,9(14) кэВ):

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

Нуклид ⁹⁰Y также радиоактивен, имеет период полураспада в 64 часа и в процессе β⁻-распада с энергией 2,28 МэВ превращается в стабильный ⁹⁰Zr.

Биологическое действие

Стронций является химическим аналогом кальция, поэтому он наиболее эффективно откладывается в костной ткани (в частности присутствие стронция-90 в детских зубах вследствие атмосферных ядерных испытаний было подтверждено исследованием канадского физика Урсулы Франклин, что стало одним из факторов принятия международного моратория на такие испытания). В мягких тканях задерживается менее 1 %. За счёт отложения в костной ткани, он облучает костную ткань и красный костный мозг. Так как у красного костного мозга взвешивающий коэффициент в 12 раз больше, чем у костной ткани, то именно он является критическим органом при попадании стронция-90 в организм, что увеличивает риск заболеть лейкемией. А поступление большого количества изотопа может вызвать лучевую болезнь. Эти же факты подтверждены в клинике развития хронической лучевой болезни у населения, проживавшего в долине реки Течи и в зоне ВУРС.

Стронций-90 накапливается из загрязнённой им почвы растениями, далее по пищевой цепочке и происходит основное попадание в организм человека, так и других позвоночных животных, где накапливается откладываясь в костях.

Радиоактивное воздействие на биологические организмы радиоактивного изотопа стронция-90 не следует путать с относительно безопасным стабильным изотопом стронция. При этом они не отличаются в способах поступления в организм и в участии в биологических обменных процессах в качестве химического элемента.

Получение

Изотоп Шаблон:SupSr получают из радиоактивных продуктов распада Шаблон:SupU в ядерных реакторах (выход достигает 3,5 % от продуктов деления).

Применение

⁹⁰Sr применяется в производстве радиоизотопных источников энергии в виде титаната стронция (плотность 5,1 г/см³, энерговыделение около 5,7 Вт/см³).

Одно из широких применений ⁹⁰Sr — контрольные источники дозиметрических приборов, в том числе военного назначения и Гражданской обороны. Наиболее распространенный — типа «Б-8» исполнен как металлическая подложка, содержащая в углублении каплю эпоксидной смолы, содержащей соединение ⁹⁰Sr. Для обеспечения защиты от образования радиоактивной пыли через эрозию, препарат закрыт тонким слоем фольги. Фактически такие источники ионизирующего излучения являются комплексом ⁹⁰Sr — ⁹⁰Y, поскольку иттрий непрерывно образуется при распаде стронция. ⁹⁰Sr — ⁹⁰Y является практически чистым бета-источником. В отличие от гамма-радиоактивных препаратов, бета-препараты легко экранировать относительно тонким (порядка 1 мм) слоем стали, что обусловило выбор бета-препарата для проверочных целей — т. н. контрольный источник (КИ), начиная со второго поколения дозиметрической аппаратуры, активно применялся для военных нужд (КИ Б-8: ДП-5 и ИМД-5; КИ «Напёрсток»: ДП-12), гражданской обороны СССР (КИ Б-8: ДП-5 (все модификации, кроме ДП-5В и ДП-5ВБ), ДП-63(А) и ДП-64) и профессиональной деятельности (КИ от РМГЗ-01, КИ от ДП-2).

Литература

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.