Tricijum

S Vikipedije, slobodne enciklopedije
Tricijum, 3H
Opšte
Simbol3H
Imetricijum, H-3, tritijum, triton
Broj protona1
Broj neutrona2
Podaci o nuklidima
Rasprostranjenost u priroditrace
Poluraspad12.32 godine
Produkti raspada3He
Masa izotopa3.0160492 u
Spin​1⁄2
Višak energije14,949.794± 0.001 keV
Energija vezanja8,481.821± 0.004 keV
Mod raspada
Mod raspadaEnergija raspada (MeV)
Beta raspad0.018590
Izotopi vodonik
Potpuna tablea nuklida

Tricijum (grč. tritós »treći«) je pored protijuma i deuterijuma prirodni izotop vodonika. Njegovo atomsko jezgro se ponekad naziva i triton.[1][2]

Hemijski simbol tricijuma je 3H, a pojednostavljeno se može obeležiti sa T. U poređenju sa deuterijumom, pored toga što ima proton u atomskom jezgru, ne poseduje jedan, već dva neutrona. Međutim ovo atomsko jezgro je nestabilno i raspada se sa jednim vremenom poluraspada od 12,32 godina po emisiji jednog elektrona u 3He (beta raspad). Takođe tricijum je radioaktivan.[3]

Iako izotopi istog hemijskog elementa imaju jednake fizičke i hemijske osobine, kod vodonika se zbog značajne razlike u težini atomskog jezgra pojavljuju različite fizičke osobine između obične, teške i preteške vode. Tricijum oksid (preteška voda) T2O ima tačku ključanja od 101,51 °C, a temperaturu topljenja iznosi 4,48 °C.

Raspad[uredi | uredi izvor]

Dok tricijum ima nekoliko različitih eksperimentalno određenih vrednosti svog vremena poluraspada, Nacionalni institut za standarde i tehnologiju navodi 4.500 ± 8 dana (12,32 ± 0,02 godina).[4] Tricijum se raspada u helijum-3 putem beta raspada prema sledećoj nuklearnoj reakciji:

i pri tome se oslobađa 18,6 keV energije. Elektronska kinetička energija varira, sa prosekom od 5,7 keV, dok preostalu energiju odnosi elektronski antineutrino koji je skoro nemoguće detektovati. Beta čestice iz tricijuma mogu da penetriraju samo oko 6,0 mm debeo sloj vazduha, i one nemaju sposobnost prolaza kroz mrtvi spoljašnji sloj ljudske kože.[5] Neobično niska energija oslobođena pri beta raspadu tricijuma čini taj raspad (zajedno sa renijumom-187) podesnim za merenja apsolutne mase neutrina u laboratoriji (jedan od nedavnih eksperimenata je KATRIN).

Nisko energetska tricijumska radijacija otežava detektovanje tricijumom obeleženih jedinjenja izuzev pri primeni likvidnog scintilacionog brojanja.

Proizvodnja[uredi | uredi izvor]

Prirodnim putem tricijum nastaje neutronskim bombardovanjem jezgara atoma azota iz kosmičkog zračenja u gornjim slojevima atmosfere.

Konvekcionalnim strujanjima tricijum dospeva do zemljine površine kao tricijumvodonik. U čitavoj prirodi postoji možda oko 2 – 3,5 kg tricijuma. Veštački tricijum se dobija u jezgro-reaktoru. Ovo se odvija: bombardovanjem 6Li-mete sa neutronima iz reaktorskog jezgra i ekstrakcijom iz hladne vode iz reaktora teške vode, gdje nastaje kao nus produkt.

Litijum[uredi | uredi izvor]

Tricijum se proizvodi u nuklearnim reaktorima putem neutronske aktivacije litijuma-6. To se može ostvariti sa neutronima bilo koje energije, i odvija se kao egzotermna reakcija kojom se oslobađa 4,8 MeV. U poređenju s tim fuzija deuterijuma i tricijuma oslobađa oko 17,6 MeV energije. Za primenu u predloženim reaktorima na fuzijsku energiju, kao što je ITER, grumeni koji se sastoje od litijumske keramike uključujući Li2TiO3 i Li4SiO4, se razvijaju za tricijumsko formiranje u helijumom hlađenim slojevima.

Neutroni visoke energije isto tako mogu da proizvedu tricijum iz litijuma-7 u endotermnim reakcijama (uz neto konzumaciju toplote), pri čemu se troši 2,466 MeV. To je otkriveno kad je Kasl Bravo nuklearni test iz 1954. godine proizveo neočekivano veliki prinos.[6]

Bor[uredi | uredi izvor]

Ozračivanje bora-10 visoko energetskim neutronima isto tako može da dovede do formiranja tricijuma:[7]

Češći ishod hvatanja neutrona u boru-10 je 7Li i jedna alfa čestica.[8]

Deuterijum[uredi | uredi izvor]

Vidi još: Teška voda § Produkcija tricijuma

Tricijum se isto tako proizvodi u reaktorima koji su modulisani teškom vodom u kojima deuterijumska jezgra hvataju neutrone. Pri ovoj reakciji dolazi u veoma maloj meri do apsorpcije, te je teška voda dobar moderator neutrona, i relativno malo tricijuma se formira. Nezavisno od toga, čišćenje tricijuma iz moderatora je poželjno nakon nekoliko godina da bi se smanjio rizik od njegovog ispuštanja u okolinu. Postrojenje za uklanjanje tricijuma preduzeća Ontario Power Generation obrađuje oko 2500 t teške vode godišnje, i pri tome se izdvaja oko 2,5 kg (5,5 lb) tricijuma, koji je dostupan korisnicima.[9]

Poprečni presek deuterijumske apsorpcije termalnih neutrona je oko 0,52 milibarna, dok je za kiseonik-16 (168O) oko 0,19 milibarna, a za kiseonik-17 (178O) je oko 240 milibarna.

Fisija[uredi | uredi izvor]

Tricijum nije uobičajeni produkat nuklearne fisije uranijuma-235, plutonijuma-239, i uranijuma-233, pri kojima se formira oko jedan atom na svakih 10.000 fisija.[1][10] Oslobađanje ili oporavak tricijuma mora se razmatriti pri radu nuklearnih reaktora, posebno pri ponovnoj obradi nuklearnih goriva i skladištenju potrošenog nuklearnog goriva. Produkcija tricijuma nije namenska, već je nusprodukat. Neke nuklearne elektrane ispuštaju tricijum u atmosferu u malim količinama.[11]

Fukušima Daiči[uredi | uredi izvor]

Glavni članak: Fukušimska katastrofa

U junu 2016. godine Operativna grupa za tricioniranu vodu je objavila izveštaj[12] o statusu tricijuma u tricioniranoj vodi u nuklearnom reaktoru Fukušima Daiči, u okviru razmatranja za finalno odlaganje ove vode. Tim izveštajem je identifikovano da je marta 2016. količina sadržanog tricijuma bila 760 TBq (što je ekvivalentno sa 2,1 g tricijuma ili 14 mL tricionirane vode) ukupno 860000 m3 uskladištene vode. Ovaj izveštaj je isto tako identifikovao redukujući koncentraciju tricijuma u vodi ekstrahovanoj iz objekata itd. za čuvanje, što odgovara desetostrukom smanjenju tokom razmatranog petogodišnjeg perioda (2011—2016), 3,3 MBq/L do 0,3 MBq/L (nakon korekcije za godišnje raspadanje tricijuma).

Prema izveštaju stručnog panela koji je razmatrao najbolji pristup rešavanja ovog problema, „Tricijum bi se teorijski mogao razdvojiti, ali ne postoji praktična tehnologija odvajanja u industrijskim razmerima. Shodno tome, smatra se da je kontrolisano ispuštanje u okolinu najbolji način za tretiranje vode sa niskom koncentracijom tricijuma.”[13]

Helijum-3[uredi | uredi izvor]

Tricijumski proizvod raspadanja helijum-3 ima veoma veliki poprečni presek u reakciji sa termalnim neutronima, pri čemu dolazi do izbacivanja protona, stoga se on brzo konvertuje nazad u tricijum u nuklearnim reaktorima.[14]


Upotreba[uredi | uredi izvor]

Između ostalog koristi se u biologiji, hemiji i medicini. Koristi se kao marker (trejser) za markiranje pojedinih supstanci.

Kao sredstvo za osvetljavanje koristi se mešavina gasovitog Tricijuma i fluorescentnog sredstva u zapečaćenim borosilikat-ampulama. Tricijumovo beta zračenje aktivira unutrašnji sloj kojim je premazana unutrašnja strana ampule i na taj način proizvodi slabo, fluorescentno svetlo. Ovo „hladno osvetljenje“ ima teoretski životni vek od više decenija, a na tržištu ga je moguće naći u više boja, pod nazivom Trejser (Tracer).

Tricijum se takođe koristi kao sredstvo za osvetljavanje, na primer na kazaljkama satova, na brojevima satova. Kod proizvodnje i skladištenja većih količina tricijuma, ne smeju se isključiti rizici po zdravlje.

Tricijum je takođe sastavni deo pojedinog atomskog oružja U budućim atomskim elektranama trebalo bi da se koristi mešavina deuterijuma i tricijuma kao pogonsko gorivo.

Dokazivanje[uredi | uredi izvor]

Dokazivanje postojanja tricijuma se vrši pomoću tečnih cintilatora i otvorenih jonizatorskih komora.

Istorija[uredi | uredi izvor]

Tricijum je prvi put bio proizveden 1934. godine iz deuterijuma, još jednog izotopa vodonika zaslugom Ernesta Raderforda, Marka Olifanta, i Pola Harteka.[15][16] Međutim, u njihohovom eksperimentu nije bilo moguće da se izoluje tricijum. To su kasnije ostvarili Luis Alvarez i Robert Kornog, koji su isto tako utvrdili njegovu radioaktivnost.[17][18] Vilard Libi je utvrdio da tricijum može da se koristi za radiometričko datiranje vode i vina.[19]

Vidi još[uredi | uredi izvor]

Tricijum na Vikimedijinoj ostavi.

Izvori[uredi | uredi izvor]

  1. ^ a b „Tritium (Hydrogen-3) – Human Health Fact sheet” (PDF). Argonne National Laboratory. 2005. Arhivirano iz originala (PDF) 8. 2. 2010. g. Pristupljeno 19. 9. 2010. 
  2. ^ Serot, O.; Wagemans, C.; Heyse, J. (2005). „New Results on Helium and Tritium Gas Production From Ternary Fission”. International conference on nuclear data for science and technology. AIP Conference Proceedings. 769: 857—860. doi:10.1063/1.1945141. 
  3. ^ L. L. Lucas; M. P. Unterweger (2000). „Comprehensive Review and Critical Evaluation of the Half-Life of Tritium” (PDF). Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. 105 (4): 541. Arhivirano iz originala (PDF) 17. 10. 2011. g. Pristupljeno 21. 12. 2011. 
  4. ^ Lucas, L. L. & Unterweger, M. P. (2000). „Comprehensive Review and Critical Evaluation of the Half-Life of Tritium”. Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. 105 (4): 541. PMC 4877155 Slobodan pristup. doi:10.6028/jres.105.043. 
  5. ^ Nuclide safety data sheet: Hydrogen-3. ehso.emory.edu
  6. ^ Zerriffi, Hisham (januar 1996). „Tritium: The environmental, health, budgetary, and strategic effects of the Department of Energy's decision to produce tritium”. Institute for Energy and Environmental Research. Pristupljeno 15. 9. 2010. 
  7. ^ Jones, Greg (2008). „Tritium Issues in Commercial Pressurized Water Reactors”. Fusion Science and Technology. 54 (2): 329—332. doi:10.13182/FST08-A1824. 
  8. ^ Sublette, Carey (17. 5. 2006). „Nuclear Weapons FAQ Section 12.0 Useful Tables”. Nuclear Weapons Archive. Pristupljeno 19. 9. 2010. 
  9. ^ Whitlock, Jeremy. „Section D: Safety and Liability – How does Ontario Power Generation manage tritium production in its CANDU moderators?”. Canadian Nuclear FAQ. Pristupljeno 19. 9. 2010. 
  10. ^ Serot, O.; Wagemans, C.; Heyse, J. (2005). „New Results on Helium and Tritium Gas Production From Ternary Fission”. International conference on nuclear data for science and technology. AIP Conference Proceedings. 769: 857—860. doi:10.1063/1.1945141. 
  11. ^ Effluent Releases from Nuclear Power Plants and Fuel-Cycle Facilities (na jeziku: engleski). National Academies Press (US). 2012. 
  12. ^ Tritiated Water Task Force Report - Ministry of Economy, Trade and Industry
  13. ^ JP Gov “No drastic technology to remove Tritium was found in internationally collected knowledge” Arhivirano na sajtu Wayback Machine (1. oktobar 2018) Fukushima Diary
  14. ^ „Helium-3 Neutron Proportional Counters” (PDF). mit.edu. Arhivirano iz originala (PDF) 21. 11. 2004. g. 
  15. ^ Oliphant, M. L.; Harteck, P.; Rutherford (1934). „Transmutation Effects observed with Heavy Hydrogen”. Nature. 133 (3359): 413. Bibcode:1934Natur.133..413O. doi:10.1038/133413a0. Arhivirano iz originala 12. 02. 2020. g. Pristupljeno 24. 05. 2019. 
  16. ^ Oliphant, M. L. E.; Harteck, P.; Rutherford, L. (1934). „Transmutation Effects Observed with Heavy Hydrogen”. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 144 (853): 692. Bibcode:1934RSPSA.144..692O. doi:10.1098/rspa.1934.0077. 
  17. ^ Alvarez, Luis; Cornog, Robert (1939). „Helium and Hydrogen of Mass 3”. Physical Review. 56 (6): 613. Bibcode:1939PhRv...56..613A. doi:10.1103/PhysRev.56.613. 
  18. ^ Alvarez, Luis W.; Peter Trower, W (1987). Discovering Alvarez: selected works of Luis W. Alvarez, with commentary by his students and colleagues. str. 26—30. ISBN 978-0-226-81304-2. 
  19. ^ Kaufman, Sheldon; Libby, W. (1954). „The Natural Distribution of Tritium”. Physical Review. 93 (6): 1337. Bibcode:1954PhRv...93.1337K. doi:10.1103/PhysRev.93.1337. 

Literatura[uredi | uredi izvor]

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Tricijum na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Трицијум&oldid=25339027”