Cesio-137
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| Esquema de desintegración de cesio-137 | |||||
| nombre, símbolo | Cesio-137, 137 Cs | ||||
| Títulos alternativos | radiocesio | ||||
| neutrones | 82 | ||||
| Propiedades de nucleidos | |||||
| Masa atomica | 136.9070895(5) [1] a. comer. | ||||
| defecto de masa | −86 545,6(5) [1] k eV | ||||
| Energía de enlace específica (por nucleón) | 8 388.956(3) [1] keV | ||||
| Media vida | 30.1671(13) [2] años | ||||
| Productos de descomposición | 137 Ba | ||||
| Isótopos padres | 137 Xe ( β - ) | ||||
| Spin y paridad del núcleo | 7/2 + [2] | ||||
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| Tabla de nucleidos | |||||
| Archivos multimedia en Wikimedia Commons | |||||
El cesio-137 , también conocido como radiocesio , es un nucleido radiactivo del elemento químico cesio con número atómico 55 y número de masa 137. Se forma principalmente durante la fisión nuclear en reactores nucleares y armas nucleares .
La actividad de un gramo de este nucleido es de aproximadamente 3,2 TBq .
Formación y decadencia
El cesio-137 es un producto hijo de la desintegración β del nucleido 137 Xe (la vida media es 3.818(13) [2] min):
.
El cesio-137 sufre una desintegración beta ( vida media 30,17 años), que primero produce el isómero 137m1 Ba (vida media 2,552 min), que se convierte en un isótopo de bario estable 137 Ba :
; .
En el 94,4 % [3] % de los casos, la desintegración se produce con la formación intermedia del isómero nuclear de bario-137 137 Ba m (su vida media es de 2,55 min), que a su vez pasa al estado fundamental con la emisión de un cuanto gamma con una energía de 661,7 keV (o un electrón de conversión con una energía de 661,7 keV reducida por la energía de enlace del electrón). La energía total liberada durante la desintegración beta de un núcleo de cesio-137 es 1175,63 ± 0,17 [1] keV.
Cesio-137 en el medio ambiente
La liberación de cesio-137 al medio ambiente ocurre principalmente como resultado de pruebas nucleares y accidentes en plantas de energía nuclear .
El cesio-137 es uno de los principales componentes de la contaminación radiactiva de la biosfera. Contenido en lluvia radiactiva, desechos radiactivos, descargas de plantas que procesan desechos de plantas de energía nuclear. Absorbido intensamente por el suelo y los sedimentos del fondo; en el agua se encuentra principalmente en forma de iones. Se encuentra en plantas, animales y humanos. El coeficiente de acumulación de 137 Cs es más alto en algas de agua dulce y plantas terrestres árticas, así como en líquenes . En los animales, el 137 Cs se acumula principalmente en los músculos y el hígado. El coeficiente más alto de su acumulación se observó en renos y aves acuáticas de América del Norte. Se acumula en los hongos, algunos de los cuales ( boletus , hongos musgosos , perejil, agridulce, hongo polaco ) se consideran "acumuladores" de radiocesio [4] .
Accidentes por radiación
- Durante un accidente en los Urales del Sur en 1957, se produjo una explosión térmica de una instalación de almacenamiento de residuos radiactivos , como resultado de lo cual entraron en la atmósfera radionucleidos con una actividad total de 74 PBq , incluidos 0,2 PBq de 137 Cs [5] .
- El accidente del reactor de Windscale en el Reino Unido en 1957 liberó 750 TBq de radionúclidos, de los cuales 30 TBq eran 137 Cs.
- La descarga tecnológica de desechos radiactivos de la empresa Mayak en los Urales del Sur en el río Techa en 1950 ascendió a 102 PBq, incluidos 137 Cs 12,4 PBq [5] .
- La remoción eólica de radionucleidos de la llanura aluvial del lago Karachay en los Urales del Sur en 1967 ascendió a 30 TBq. 137 Cs representó 0,4 TBq [5] .
- Con el fin de realizar un sondeo profundo de la corteza terrestre, por orden del Ministerio de Geología , se llevó a cabo una explosión nuclear subterránea el 19 de septiembre de 1971 cerca del pueblo de Galkino en la región de Ivanovo. A los 18 minutos de la explosión se formó una fuente de agua y lodo a un metro del pozo con la carga. Actualmente, la potencia de radiación es de unos 3 miliroentgen por hora, los isótopos de cesio-137 y estroncio-90 continúan saliendo a la superficie.
- En 1985, ocurrió un accidente de radiación en Chazhma Bay (Primorye) , un accidente con una planta de energía nuclear en un submarino nuclear de la Flota del Pacífico soviética, que resultó en la contaminación radiactiva del medio ambiente, la muerte de once y la exposición de cientos de gente.
- En 1986, durante el accidente en la central nuclear de Chernóbil (ChNPP), se liberaron 1850 PBq de radionucleidos del reactor destruido , mientras que 270 PBq cayeron en la parte de cesio radiactivo. La propagación de radionucleidos ha adquirido proporciones planetarias. En Ucrania, Bielorrusia y la Región Económica Central de la RSFSR, se cayó más de la mitad de la cantidad total de radionucleidos depositados en el territorio de la URSS. La concentración anual promedio de cesio-137 en la capa de aire superficial en el territorio de la URSS en 1986 aumentó al nivel de 1963 (en 1963, se observó un aumento en la concentración de radiocesio como resultado de una serie de explosiones nucleares atmosféricas en 1961-1962) [6]
- En 2011, durante el accidente en la planta de energía nuclear Fukushima-1 , se liberó una cantidad significativa de cesio-137 (hasta 15 PBq [7] ) del reactor destruido . La distribución ocurre principalmente a través de las aguas del Océano Pacífico.
- En 2013, durante la refundición de metales no ferrosos en el horno de la planta de OJSC Elektrostal Heavy Machine Building Plant, Elektrostal, se fundió un material con una fuente de cesio-137. La dispersión de material radiactivo a la atmósfera se produjo a través de la tubería de ventilación del horno de fusión de metales no ferrosos. [8]
Infecciones locales
Hay casos conocidos de contaminación ambiental como resultado del almacenamiento descuidado de fuentes de cesio-137 con fines médicos y tecnológicos. El más famoso a este respecto es el incidente en Goiania en 1987 , cuando los saqueadores robaron una parte de una unidad de radioterapia que contenía cesio-137 de un hospital abandonado . Durante más de dos semanas, más y más personas entraron en contacto con el cloruro de cesio en polvo , y ninguna de ellas sabía sobre el peligro asociado con él. Aproximadamente 250 personas estuvieron expuestas a la contaminación radiactiva, cuatro de ellas fallecieron.
En el territorio de la URSS, en la década de 1980 en Kramatorsk ocurrió un incidente con exposición prolongada de los residentes de una de las casas al cesio-137 .
Acción biológica
Dentro de los organismos vivos, el cesio-137 penetra principalmente a través de los órganos respiratorios y digestivos. La piel tiene una buena función protectora (solo el 0,007% del preparado de cesio aplicado penetra a través de la superficie de la piel intacta, el 20% a través de la quemada; al aplicar el preparado de cesio sobre la herida se observa una absorción del 50% del preparado durante la primeros 10 minutos, el 90% se absorbe solo después de 3 horas). Alrededor del 80 % del cesio que ingresa al cuerpo se acumula en los músculos, el 8 % en el esqueleto y el 12 % restante se distribuye uniformemente en otros tejidos [5] .
La acumulación de cesio en órganos y tejidos ocurre hasta cierto límite (sujeto a su ingesta constante), mientras que la fase intensiva de acumulación es reemplazada por un estado de equilibrio, cuando el contenido de cesio en el cuerpo permanece constante. El tiempo para alcanzar el estado de equilibrio depende de la edad y tipo de animales. El estado de equilibrio en los animales de granja se produce después de unos 10-30 días, en los seres humanos después de unos 430 días [5] .
El cesio-137 se excreta principalmente a través de los riñones y los intestinos . Un mes después del cese de la ingesta de cesio, aproximadamente el 80 % de la cantidad administrada se excreta del cuerpo; sin embargo, en el proceso de excreción, cantidades significativas de cesio se reabsorben en la sangre en el intestino delgado [5] .
La vida media biológica del cesio-137 acumulado para humanos se considera de 70 días (según la Comisión Internacional de Protección Radiológica) [5] [9] . Sin embargo, la tasa de excreción de cesio depende de muchos factores: el estado fisiológico, la nutrición, etc. (por ejemplo, se dan datos de que la vida media para cinco personas irradiadas varió significativamente y ascendió a 124, 61, 54, 36 y 36 días) [ 5] .
Con una distribución uniforme del cesio-137 en el cuerpo humano con una actividad específica de 1 Bq/kg, la tasa de dosis absorbida , según varios autores, varía de 2,14 a 3,16 μGy/año [5] .
Con irradiación externa e interna, la eficacia biológica del cesio-137 es casi la misma (con dosis absorbidas comparables). Debido a la distribución relativamente uniforme de este nucleido en el cuerpo, los órganos y tejidos se irradian uniformemente. Esto también se ve facilitado por el alto poder de penetración de la radiación gamma del nucleido 137 Ba m , que se forma durante la desintegración del cesio-137: la longitud del camino de los cuantos gamma en los tejidos blandos humanos alcanza los 12 cm [5] .
Se puede esperar el desarrollo de daño por radiación en humanos cuando se absorbe una dosis de aproximadamente 2 Gy o más. Los síntomas son similares en muchos aspectos a la enfermedad por radiación aguda con radiación gamma: depresión y debilidad, diarrea , pérdida de peso, hemorragias internas. Los cambios en el cuadro sanguíneo típicos de la enfermedad por radiación aguda son típicos [5] . Los niveles de ingesta de 148, 370 y 740 MBq corresponden a grados de daño leve, moderado y severo, sin embargo, ya se observa una reacción de radiación en unidades de MBq [5] .
La ayuda con el daño por radiación del cesio-137 debe estar dirigida a eliminar el nucleido del cuerpo e incluye la descontaminación de la piel, el lavado gástrico, el nombramiento de varios sorbentes (por ejemplo, sulfato de bario , alginato de sodio , polisurmina ), así como emético , laxantes y diuréticos. Un medio eficaz para reducir la absorción intestinal de cesio es el ferrocianuro adsorbente , que se une al nucleido en una forma no digerible. Además, para acelerar la excreción del nucleido, se estimulan los procesos excretores naturales, se utilizan varios agentes complejantes ( DTPA , EDTA , etc.) [5] .
Conseguir
A partir de soluciones obtenidas durante el procesamiento de residuos radiactivos de reactores nucleares, se extrae 137 Cs por coprecipitación con hexacianoferratos de hierro, níquel, zinc o fluorotungstato de amonio. También se utilizan el intercambio iónico y la extracción [10] .
Aplicación
El cesio-137 se utiliza en la detección de fallas de rayos gamma , tecnología de medición, para la esterilización por radiación de alimentos , medicamentos y drogas, en radioterapia para el tratamiento de tumores malignos. Además, el cesio-137 se utiliza en la producción de fuentes de corriente de radioisótopos , donde se utiliza en forma de cloruro de cesio (densidad de 3,9 g/cm³, liberación de energía de aproximadamente 1,27 W/cm³). El cesio-137 se utiliza en sensores de límite para sólidos a granel ( indicadores de nivel ) en contenedores opacos.
El cesio-137 tiene ciertas ventajas sobre el cobalto-60 radiactivo : una vida media más larga y una radiación gamma menos intensa. En este sentido, los dispositivos basados en 137 Cs son más duraderos y la protección radiológica es menos engorrosa. Sin embargo, estas ventajas se vuelven reales solo en ausencia de impurezas de 134 Cs con una vida media más corta y una radiación gamma más dura [11] .
Véase también
Enlaces
- Cesio-137 radiactivo
- Contaminación por cesio-137 en el territorio de Bielorrusia /archivo web/
- ATSDR - Perfil toxicológico: cesio /webarchive/
Notas
- ↑ 1 2 3 4 5 Audi G. , Wapstra AH , Thibault C. La evaluación de la masa atómica AME2003 (II). Tablas, gráficos y referencias (inglés) // Física nuclear A . - 2003. - vol. 729 . - Pág. 337-676 . -doi : 10.1016/ j.nuclphysa.2003.11.003 . - .
- ↑ 1 2 3 Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH La evaluación NUBASE de las propiedades nucleares y de descomposición // Física nuclear A . - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . -doi : 10.1016/ j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
- ↑ INEEL & KRI/RG Helmer y VP Chechev/Esquema de descomposición de Cesio-137
- ↑ A. G. Shishkin. Chernóbil (enlace inaccesible) (2003). — Estudios radioecológicos de setas y frutos silvestres. Consultado el 27 de julio de 2009. Archivado desde el original el 22 de febrero de 2014.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Vasilenko I. Ya. Cesio-137 radiactivo // Naturaleza. - 1999. - Nº 3 . - S. 70-76 .
- ↑ Aspectos geofísicos del desastre de Chernóbil
- ↑ Comparación directa de Fukushima con Chernobyl: Blog de noticias . blogs.nature.com. Fecha de acceso: 16 de abril de 2017.
- ↑ Presentaciones sobre el tema: Respuesta a un incidente de radiación en la planta de ingeniería pesada Electrostal OJSC.
- ↑ "Vida media biológica"
- ↑ Enciclopedia en línea "La vuelta al mundo": Cesio
- ↑ Biblioteca popular de elementos químicos. Libro dos. Plata-Nielsborium y más allá . - 3ra ed. - M. : Editorial "Nauka", 1983. - S. 91-100. — 573 pág. — 50.000 copias.
