Tritio

tritio
nombre, símbolo Tritio,  3 H
Títulos alternativos hidrógeno superpesado, T
neutrones 2
Propiedades de nucleidos
Masa atomica 3.0160492777(25) [1]  a. comer.
defecto de masa 14 949.8060(23) [1]  k eV
Energía de enlace específica (por nucleón) 2 827.266(1) [1]  keV
Media vida 12.32(2) [2]  años
Productos de descomposición 3Él _
Spin y paridad del núcleo 1/2 + [2]
Canal de descomposición Energía de descomposición
β- _ 0,018591 [1 ]  MeV
Tabla de nucleidos
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El tritio ( otro griego τρίτος "tercero") es un isótopo radiactivo de hidrógeno . Denotado T o 3 H. _ El núcleo de tritio consta de un protón y dos neutrones , se llama tritón .

En la naturaleza, el tritio se forma en las capas superiores de la atmósfera cuando las partículas de radiación cósmica chocan con los núcleos de los átomos, por ejemplo, el nitrógeno [3] . En el proceso de descomposición , el tritio se convierte en 3 He con la emisión de un electrón y un antineutrino ( desintegración beta ), una vida media de  12,32 años. La energía de desintegración disponible es muy baja (18,59 keV), la energía media de los electrones es de 5,7 keV.

El tritio fue descubierto por los científicos ingleses Ernest Rutherford , Markus Oliphant y Paul Harteck en 1934 . El nombre para este isótopo fue propuesto en caso de descubrimiento incluso antes del mismo, el 15 de junio de 1933, Urey , Murphy y Brickwedde en la misma carta al editor de la revista científica "The Journal of Chemical Physics", donde proponían nombres para dos isótopos conocidos de hidrógeno: protio y deuterio [4] [5] . Se utiliza en biología y química como marcador radiactivo , en experimentos para estudiar las propiedades de los neutrinos , en armas termonucleares como fuente de neutrones y al mismo tiempo combustible termonuclear, en geología para datar aguas naturales. El tritio industrial se obtiene irradiando litio-6 con neutrones en reactores nucleares según la siguiente reacción:

.

Peligro de radiación del tritio

El tritio tiene una vida media de (12,32 ± 0,02) años [2] . La reacción de descomposición del tritio tiene la siguiente forma:

.

En este caso, se liberan 18,59 keV de energía, de los cuales el electrón ( partícula beta ) representa una media de 5,7 keV, y el  resto el antineutrino electrónico . Las partículas beta generadas se propagan en el aire solo 6,0 mm y ni siquiera pueden superar la capa superior de la piel humana [6] .

Debido a la baja energía de desintegración del tritio, los electrones emitidos son bien retenidos incluso por las barreras más simples, como la ropa o los guantes quirúrgicos de goma. Sin embargo, este isótopo presenta un peligro de radiación por inhalación, ingestión con alimentos, absorción a través de la piel. Un solo caso del uso de agua de tritio no conduce a una acumulación a largo plazo de tritio en el cuerpo, ya que su vida media  es de 7 a 14 días [7] [8] .

Producción y demanda

Según un informe del Instituto de Investigaciones Energéticas y Ambientales1996, se han producido alrededor de 225 kg de tritio en los EE. UU. desde 1955 [9] . A finales del siglo XX - principios del siglo XXI, el tiempo de funcionamiento se está llevando a cabo en Watts Bar-1 por irradiación con TPBAR ( varillas absorbentes quemables productoras de tritio en inglés  ), también se planea utilizar la planta de energía nuclear Sequoia . . El procesamiento y la separación del tritio se llevan a cabo en Tritium Extraction Facility, Savannah River [10] .

En la URSS y Rusia, se produjo tritio en los reactores AI, AV-3, OK-180, OK-190, RUSLAN, L-2; el isótopo se aísla en la planta RT-1 ( PO Mayak ) [11] [12] .

Canadá produce cantidades significativas de tritio (hasta 2,5-3,5 kg) para aplicaciones civiles en 21 reactores de agua pesada. Aislamiento de isótopos - Ontario Hydro, Darlington [13] .

La necesidad comercial mundial de tritio en 1995 es de unos 400 g anuales, y se necesitaron otros 2 kg para mantener el arsenal nuclear de los EE . UU . [14] (7 kg para todos los consumidores militares del mundo). En las centrales nucleares se forman unos 4 kg de tritio al año, pero no se extrae [15] .

Se requerirán grandes cantidades de tritio para la energía de fusión : por ejemplo, ITER requerirá al menos unos 3 kg de tritio, DEMO requerirá de 4 a 10 kg [16] . Un reactor de tritio hipotético consumiría 56 kg de tritio para producir 1 GWh de electricidad, mientras que las reservas mundiales de tritio en 2003 eran de solo 18 kg [16] .

Según Jan Beranek, político y activista de Greenpeace y del Partido Verde Checo , en 2010, la producción de un kilogramo de tritio costó 30 millones de dólares [17] .

Aplicación

En 2012, la empresa canadiense City Labs introdujo generadores de electricidad de radioisótopos de potencia ultrabaja basados ​​en tritio capaces de alimentar varios dispositivos microelectrónicos como etiquetas RFID , sensores autónomos e implantes médicos . A un precio de unos 1.000 dólares, la vida útil de un generador es de unos 20 años [18] .

El tritio se utiliza en fuentes de retroiluminación en dispositivos militares y civiles.

También se utiliza para crear ionización inicial en lámparas de arco de xenón , algunas lámparas de neón diseñadas para operación de bajo voltaje, chispas . Se añade a la mezcla de gas de trabajo del dispositivo de descarga de gas en pequeñas actividades (hasta 0,1 μCi).

Véase también

Notas

  1. ↑ 1 2 3 4 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 . - .
  2. ↑ 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 . - .Acceso abierto
  3. ↑ Copia archivada (enlace no disponible) . Consultado el 23 de noviembre de 2014. Archivado desde el original el 29 de noviembre de 2014. 
  4. ↑ Urey HC, Murphy GM, Brickwedde FG Un nombre y símbolo para H 2*  //  Journal of Chemical Physics  : journal. - 1933. - Vol. 1 . - Pág. 512-513 . -doi : 10.1063/ 1.1749325 .
  5. ↑ Dan O'Leary. The deeds to deuterio  (inglés)  // Nature Chemistry  : revista. - 2012. - vol. 4 . — Pág. 236 . -doi : 10.1038/ nchem.1273 .
  6. ↑ Hoja de datos de seguridad de nucleidos: Hidrógeno-3 (enlace no disponible) . ehso.emory.edu. Consultado el 12 de julio de 2014. Archivado desde el original el 20 de mayo de 2013. 
  7. ↑ Antecedentes sobre tritio, límites de protección radiológica y estándares de agua potable  . USNRC (febrero de 2011). Consultado el 5 de octubre de 2012. Archivado desde el original el 14 de octubre de 2012.
  8. ↑ RV Osborne. Revisión del informe de Greenpeace: "Informe de peligro de tritio: riesgo de contaminación y radiación de las instalaciones nucleares canadienses"  (inglés) (pdf). Asociación Nuclear Canadiense (agosto de 2007). Consultado el 5 de octubre de 2012. Archivado desde el original el 14 de octubre de 2012.
  9. ↑ Hisham Zerriffi. Tritio: Los efectos ambientales, de salud, presupuestarios y estratégicos de la decisión del Departamento de Energía de producir  tritio . Instituto de Investigaciones Energéticas y Ambientales(enero de 1996). Consultado el 15 de septiembre de 2010. Archivado desde el original el 26 de diciembre de 2018. texto completo Archivado el 13 de noviembre de 2013 en Wayback Machine .
  10. ↑ Mijail Storozhevoy. Tritio tratado . ATOMINFO.RU (28 de octubre de 2010). Consultado el 13 de noviembre de 2013. Archivado desde el original el 13 de noviembre de 2013.
  11. ↑ Producción de plutonio y tritio para armas nucleares (enlace inaccesible) . Armas nucleares estratégicas de la URSS y Rusia. Consultado el 13 de noviembre de 2013. Archivado desde el original el 13 de noviembre de 2013. 
  12. ↑ Beckmann. 6. REACTORES PARA LA PRODUCCIÓN DE TRICIO . Consultado el 13 de noviembre de 2013. Archivado desde el original el 13 de noviembre de 2013.
  13. ↑ Martin B. Kalinowski, Lars C. Colschen International Control of Tritium to Prevent Horizontal Proliferation and to Foster Nuclear Disarmament Archivado el 13 de noviembre de 2013 en Wayback Machine // Science & Global Security, 1994, vol. 5, págs. 131-203
  14. ↑ Hisham Zerriffi. Tritio: Los efectos ambientales, de salud, presupuestarios y estratégicos de la decisión del Departamento de Energía de producir  tritio . Instituto de Investigaciones Energéticas y Ambientales (1996). Consultado el 13 de noviembre de 2013. Archivado desde el original el 19 de octubre de 2014.
  15. ↑ Control internacional de tritio para la no proliferación y el desarme nuclear Archivado el 20 de enero de 2019 en Wayback Machine , CRC Press, 2004, página 15
  16. ↑ 1 2 Consideraciones sobre el suministro de tritio Archivado el 11 de octubre de 2010 en Wayback Machine , LANL, 2003. "Inventario de puesta en marcha de ITER estimado en ~3 kg"
  17. ↑ Cruz de Alasdair. ¿Es realmente viable la energía de fusión?  (inglés) (5 de marzo de 2010). Consultado el 19 de enero de 2019. Archivado desde el original el 26 de septiembre de 2015. BBC News - ¿Es realmente viable la energía de fusión? Archivado el 26 de septiembre de 2015 en Wayback Machine .
  18. ↑ Baterías esenciales: el poder del tritio . Revista " Mecánica Popular " (27 de agosto de 2012). “Del tamaño de un nudillo, utilizan la desintegración radiactiva para generar electricidad, en pequeñas cantidades, pero de forma continua durante al menos veinte años. … el precio se mantiene en $1,000 por ahora”. Consultado el 13 de noviembre de 2013. Archivado desde el original el 13 de noviembre de 2013.

Enlaces

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En catálogos bibliográficos
 Isótopos de hidrógeno
Estable: 1 H: Protium , D, 2 H: Deuterio 10-10.000 años: T, 3 H: Tritio Inestable (menos de un día): 4 H: Hidrógeno-4 , 5 H: Hidrógeno-5 , 6 H: Hidrógeno-6 , 7 H: Hidrógeno-7
ver también. Hidrógeno , Tabla de nucleidos