АМЕРИЦИЙ

Эхо Чернобыля: как смертельно опасный америций угрожает здоровью и жизни беларусов?

В первые дни после Чернобыльской аварии самая большая опасность для населения исходила от быстро распадающегося изотопа йода-131. В первые десятилетия самой большой угрозой был цезий-137. Этого изотопа выпало больше всего, но период его полураспада — 30 лет.

И он — источник альфа-излучения, а это смертельная угроза для живого организма.

23.05.2016 Эксперт Аўтар: Андрей Скурко Крыніца: «Наша Ніва» Фота: «Наша Ніва»

Плутоний — элемент тяжёлый. Поэтому выпадал он лишь на территории Чернобыльской зоны и вокруг неё. От плутония уберечься легко: главное, соблюдать правила личной гигиены и хозяйственной деятельности. О воздействии радиоактивных изотопов «Нашей Ніве» рассказал физик Валерий Гурачевский.

Валерий Гурачевский — кандидат физико-математических наук, доцент. Один из инициаторов создания и руководитель Центра по радиологии и качеству продуктов в АПК при Беларусском государственном агротехническом университете. Автор более 100 научных публикаций, нескольких книг, в том числе издания «Введение в атомную энергетику. Чернобыльская авария и её последствия».

Завершился период полураспада. Это означает, что половина всех радионуклидов данного вида превратилась в стабильные нуклиды, которые уже не излучают.

Ещё через 30 лет распадется половина от того объёма, что остался, потом — ещё половина… Чтобы весь выпавший в результате Чернобыльской аварии объём цезия и стронция уменьшился в 1024 раза, нужно 10 периодов полураспада — 300 лет. Так что эта история будет тянуться ещё долго.

Иттрий-90 тоже радиоактивный и опасный. Стронций, распадаясь, выделяет бета-частицу, и получается иттрий, который, в свою очередь, также излучает бета-частицу.

Но бета-излучение иттрия опаснее, чем излучение стронция, для живых организмов, и фактически, когда мы говорим об опасности стронция, это не совсем верно. Подразумевается иттрий.

Каково их воздействие на живые организмы?

Стронций находится в одном столбце таблицы Менделеева с кальцием. И живые организмы определяют их как элементы со схожими свойствами: эти вещества накапливаются в костях, в отличие от цезия-137, который (как и калий) накапливается в мягких тканях.

А природа предусмотрела отличный способ выведения шлаков из мягких тканей организма — мочеполовая система. Есть такое понятие — период полувыведения из организма. Для цезия это — пара месяцев. Значит, за год он почти полностью из организма выводится.

А для костей такую систему природа не предусмотрела. Поэтому накопленное в них почти никак не выводится.

Бета-излучение накопленного в костях стронция воздействует на красный костный мозг — кроветворный орган. При больших дозах накопленный в организме стронций может вызвать рак крови.

Речь идёт об очень больших дозах. Такие дозы не получил никто из населения, лишь небольшое число ликвидаторов.

Радионуклиды, стронций в частности, попадают в организм через пищу, с водой, молоком.

В Беларуси более 800 лабораторий занимаются радиационным контролем пищевой продукции. Практически на любом предприятии, которое занимается пищевым производством, есть пункт радиационного контроля. Пункты радиационного контроля существуют в системе Минздрава (санитарно-эпидемиологические учреждения), на крупных рынках.

Накопленный в костях стронций ведёт себя так же, как в природе. Распадается в иттрий, а затем в цирконий. Но концентрация этого вещества в организме микроскопическая.

Где больше всего плутония выпало после Чернобыльской аварии?

Цезий и стронций — осколки деления ядер урана. Но, помимо осколков в реакторе, образуются ядра трансурановых элементов, потяжелее урана. Преобладающую роль играют четыре их вида: плутон-238, плутон-239, плутон-240 и плутон-241. Они образуюся в недрах реактора и были выброшены в атмосферу после аварии.

Это тяжёлые вещества: 97% их выпало в радиусе примерно 30 километров вокруг Чернобыля. Это отселённая зона, куда человеку попасть не так-то просто. Три из этих изотопов — 238, 239 и 240 — имеют альфа- излучение.

По силе своего воздействия на живые организмы альфа-излучение в 20 раз опаснее, чем бета- и гамма-излучения.

Но вот парадокс: плутоний-241 имеет бета-излучение. Казалось бы, вреда от него меньше. Но именно он во время распада превращается в америций-241 — источник альфа-излучения. Период полураспада плутония-241 — 14 лет. То есть, два периода уже прошло, и три четверти выпавшего вещества превратилось в америций.

Плутония-241 во время аварии на ЧАЭС выпало больше всего — это связано с техническими характеристиками реактора. И вот теперь он превращается в америций-241.

И теперь нужно следить, превысит ли содержание америция допустимый уровень или нет.

Америций — 95-й элемент таблицы Менделеева. Синтезирован в 1944 году в Чикаго. Назван в честь Америки подобно тому, как ранее выявленный элемент с похожей внешней электронной оболочкой был назван в честь Европы. Мягкий металл, светится в темноте за счет собственного альфа-излучения.

Изотоп америций-241 накапливается в выработанном оружейном плутонии — этим обусловлено наличие альфа-излучения в ядерных отходах. Период полураспада америция-241 — 432,2 года. Провести анализ на содержание америция можно только в лабораториях с радиохимическим оборудованием.

Этим занимаются Центр радиационного контроля и мониторинга окружающей среды Министерства природы, Полесский государственный радиационный заповедник, Гомельский институт радиобиологии и Институт радиологии МЧС.

Допустимый уровень

Законодательство америций-241 пока не учитывает, и точные допустимые нормы его содержания в природе не определены. Но они должны быть примерно такие, как и для других изотопов с альфа-излучением.

И сейчас мы наблюдаем тревожную ситуацию: в зонах, расположенных близко от реактора, растёт уровень альфа-излучения и возрастают размеры этих зон. Прогноз — к 2060 году америция там станет вдвое больше, чем сейчас там насчитывается всех изотопов плутония вместе взятых.

А период полураспада америция — 432 года. Так что эта проблема на долгие-долгие годы.

От облучения снаружи защитит одежда

Проникающая способность альфа-излучения мизерная. Но при условии, что радиация воздействует на организм снаружи. От такого облучения можно укрыться листом бумаги — и бумага вбирает в себя альфа-излучение. Для человека роль такой бумаги выполняет ороговевший верхний слой кожи.

Да и одежду надо учесть — ведь никто голый по зоне не бегает. Но есть ещё облучение внутреннее — в случае, если источник альфа-излучения попадает в организм. С пищей, например. И оно уже опасное, так как изнутри организму нечем от него защититься.

80—90% полученных населением доз облучения сегодня, а также связанных с радиацией заболеваний, — результат внутреннего облучения.

Америций накапливается в костях, как и стронций. Это опасный радионуклид.

Радикальный прогноз: вплоть до отселения части Речицкого района

Исследованиями содержания америций в почве и его распространения занимается Центр радиационного контроля и мониторинга окружающей среды Министерства природы, Полесский государственный радиационный заповедник. Также соответствующим оборудованием располагают Гомельский институт радиобиологии и Институт радиологии МЧС.

Выявление америция возможно только в лабораториях с радиохимическим оборудованием. Это длительное и дорогостоящее исследование. Но, если кто-то обратится в указанные выше институции, думаю, там им помогут. В большинстве из названных 800 лабораторий можно определить уровень цезия-137 и калия-40. На стронций исследования делают не везде.

Какие территории Беларуси заражены (или могут быть в последующие годы заражены) америцием?

В отношении этого учёные спорят. Некоторые считают, что ситуация очень серьёзная, и даже часть Речицкого района может попасть в зону заражения. Правда, это только версия. Но в крайнем случае никакие меры не помогут. Только контроль. И, если ситуация будет складываться так, как прогнозируют упомянутые учёные, — вплоть до отселения.

Основные радионуклиды в аварийном выбросе

О том, как изучают уровень содержания америция в почве, «НН» рассказал Вячеслав Забродский, заведующий лабораторией Полесского государственного радиационно-экологического заповедника. Лаборатория имеет американские альфа- и гамма-спектрометры фирмы Canberra, с помощью которых можно исследовать содержание америция и других радиоактивных изотопов в почве и продуктах питания.

Определение уровня гамма-излучения в пробах почвы и донных отложений, рассказал Вячеслав Забродский, это не дорогостоящий процесс. Однако альфа-спектрометрия требует в тысячу раз более точных измерений.

Процесс занимает около семи дней и требует дорогостоящих реактивов — анализ одной пробы может стоить сумму около двух миллионов рублей.

На вопрос, может ли фермер, который хочет проверить свою продукцию или почву, обратиться в лабораторию, заведующий ответил положительно. Правда, отметил он, никто пока ещё не обращался.

В любой точке заповедника небольшое количество америция в почве присутствует, говорит Забродский. Может он быть и в прилегающих районах. Учёный отмечает, что как последствие ядерных испытаний америций есть в любой точке земного шара. В меньшей концентрации, конечно.

Если америций содержится в почве, почему же не меняется законодательная база, не определены нормы его содержания? Возможно, потому не торопятся, отмечает Забродский, что америций имеет достаточно низкий коэффициент перехода в живые организмы.

И остаются, таким образом, в почве и в растения не переходят.

И всё же для попадания в человеческий организм этот радиоактивный лежебока шансы имеет. Например, через организмы тех, в чей рацион входит почва.

Учёные провели исследования на диких кабанах. Почва составляет 2% их рациона. Америций, плутоний обнаружили даже в их мышечной ткани. На минимуме возможности обнаружения, но нашли.

Могут ли эти изотопы попасть в организм с дымом?

Маловероятно, отмечает Забродский. «Когда были пожары в Хойниках, мы собирали пробы частиц дыма, сажи. Цезий, стронций в них был, но плутоний, америций — нет, поскольку его нет в древесине».

Весь плутоний выпал на закрытой территории

«Законодательство менять можно и нужно, — говорит начальник управления реабилитации пострадавших территорий Департамента по ликвидации последствий Чернобыльской АЭС Дмитрий Павлов.

— Но сначала нужно оценить целесообразность. У нас весь плутоний выпал на закрытой территории, в заповеднике, куда мы не пускаем ни туристов, ни пешие группы.

Зачем нормы, применяемые к этой территории, распространять на всю страну?

Да, в заповеднике есть проблема: ядерное топливо во время взрыва выпало в виде дисперсных частиц. И можно подцепить эту частицу на обувь и перенести в любую сторону. Поэтому бывает ситуация, когда в одной точке радиационный фон нормальный, а через пять метров — превышешение в сотни раз».

Но проблема с америцием, считает Павлов, раздувается искусственно: «Никто почему-то не сопоставляет территории распространения америция и самоочищения почв от цезия и стронция — посмотрите, какая там будет разница в площадях.

Украина и Россия завидуют нам, ведь мы не бросили эти территории. Мы не имеем столько земли, сколько в России, чтобы можно было их бросить. Там люди живут, работают.

Как можно получать там чистые продукты? Например, вносятся удобрения, они подменяют собой имеющийся в почве цезий».

Как измеряется уровень стронция в молоке

Дмитрий Павлов также прокомментировал громкое дело с молоком, взятым на пробу на беларусской ферме в 45 км от Чернобыля. В том молоке, по мнению журналистов Associated Press, было выявлено десятикратное превышение содержания стронция-90.

Исследование того молока, объяснил Дмитрий Павлов, осуществлялось на устройстве MKС-АТ1315 производства беларусского предприятия «Атомтех». Для определения содержания каждого из радиоактивных изотопов требуется особенным образом готовить пробу. Простейший анализ — на цезий-137. Для него достаточно литра жидкого молока, времени на такой анализ требуется 30 минут.

Анализ на стронций требует специальной подготовки пробы. Во-первых, молока должна быть не менее трех литров. Сначала его выпаривают в течение пяти дней, пропускают через специальный фильтр. Потом сухое вещество, остающееся на фильтре, сжигают.

И из трех литров молока выходит пара десятков граммов сожженного вещества. В нем-то устройство и определяет уровень содержания стронция, а потом с помощью расчетных таблиц рассчитывается содержание радионуклида в исходных трех литрах молока.

Анализ на стронций тогда даже не проводился, но в протоколе измерений, который получили на руки журналисты, устройство автоматически выдало цифры по всем возможным на нем измерениям. По стронцию-90 и калия-40 это цифры произвольные, совершенно случайные, объясняет Дмитрий Павлов.

Падзяліцца: 23.05.2016

Перадрук матэрыялаў магчымы пры абавязковай наяўнасці зваротнай і актыўнай гіперспасылкі.

Радионуклид: Америций-241

:   / 22
Подробности Родительская категория: Зона отчуждения Категория: Радиоактивное загрязнение

Свойства америция — одного из наиболее значимых радионуклидов поступивших в окружающую среду после аварии на ЧАЭС.

Биологическое действие радионуклида америций-241 (241Am)

Америций-241 – является дочерним продуктом изотопа плутония (241Pu). 241Am имеет период полураспада 432,8 года. При распаде америций-241 испускает альфа-частицы и мягкие (60 кэВ) гамма-лучи. Америций-241 – это металл серебристо-белого цвета, поддающийся ковке.

Америций в темноте светится за счет собственного альфа- излучения. Больше всего он похож на металлы редкоземельного семейства. Америций медленно тускнеет в сухом воздухе при комнатной температуре.

Температура плавления америция составляет 1173°C, температура кипения 2607°C, плотность 13,76 г/см3.

Установлено, что америций-241 может поступать в организм животных и через кожу. Так на опытах с поросятами было установлено, что около 0,02% 241Am поступает в организм животного от нанесенного на кожу. При повреждении кожных покровов наблюдается резкое увеличение всасывания 241Am в 100 – 250 раз.

Основными органами депонирования 241Am в организме животных и человека являются скелет, печень и почки. На уровни отложения радионуклида в этих органах влияют химическая форма вводимого соединения и вид, возраст животных.

Токсичность америция

Америций высоко токсичен. Значение ПДК для америция в воздухе около 1·10-4 Бк/л, в воде водоемов около 70-80 Бк/л.

Загрязнение окружающей среды после аварии на ЧАЭС

Потенциальная экологическая опасность загрязнения окружающей среды америцием-241, которое произошло вследствие аварии на Чернобыльской АЭС, обусловлена возрастанием его подвижности со временем.

Увеличение способности к миграции чернобыльского америция обуславливается разрушением топливных частиц (горячих частиц) и переходом инертных форм радионуклида в биологически доступные.

Учитывая большой период полураспада америция, эти проблемы будут актуальными для многих поколений жителей Украины, Беларуси и России.

Как и другие изотопы плутония, америций-241 находится в верхнем слове почвы. В отличие от плутония, подвижных форм америция составляет 32% (для плутония – 4-15%).

Соотношения активностей 241Аm/329+240Pu с каждым годом увеличивается. Если в 1986 году такое соотношение составляло 0,13±0,03, то за последующие 70 лет такое соотношение увеличится в 20 раз за счет радиоактивного распада 241Рu и накопления 241Аm.

Современные уровни загрязнения территории зоны отчуждения 241Аm колеблется в разном диапазоне. Максимальные уровни достигают 1 Кі/км2.

При этом америций больше накапливается в вегетативных органах растений чем в корнях.

Бионакопление америция

Поступая в организм с продуктами питания, америций достаточно слабо всасывается в пищеварительном тракте и варьирует в зависимости от химической формы изотопа, возраста животного и т.д.

Для взрослых животных величина всасывания лежит обычно в пределах 0,01 – 0,001%, для молодых животных эти значения могут быть на один — два порядка выше. Также наблюдается миграции америция с кормов в молоко.

Коэффициент перехода америция в системе корм — молоко составляет 10-5 – 10-8.

Аккумулируясь в организме человека америций накапливается в основном в костях и дополнительно в надкостнице.

Исследования уровней накопления америция культурными растениями (злаками) в зоне отчуждения ЧАЭС показали, что уровни накопления больше в зерне ячменя больше чем в соломе (коэффициент накопления в зерне составляет – 0,8).

Сколько стоит америций?

По существующей информации, в 1998 году стоимость 1 грамма америция-241 составляло 728 долл. США, а миллиграмм америция-238 – 180 долл. США (по данным изотопного  отделения Окриджской национальной лаборатории (ORNL))

Литература:

1. Вредные химические вещества. Радиоактивные вещества: Справ. Изд./В.А. Баженов, Л.А. Булдаков, И.Я. Василенко и др.; — Л.: Химия, 1990. 464 с.

Америций

Введение
• 1 История
• 2 Физические свойства
• 3 Химические свойства
• 4 Происхождение названия
• 5 Получение
• 6 Применение
• 7 Биологическая роль

Примечания

Америций (лат. Americium (Am)) — 95-й элемент таблицы Менделеева, четвёртый синтезированный трансплутониевый элемент.

1. История

Туба с первым синтезированным образцом америция

Элемент был получен искусственно в 1944 году в Металлургической лаборатории Чикагского университета Гленном Сиборгом с сотрудниками.

2. Физические свойства

Америций — металл серебристо-белого цвета, тягучий и ковкий. Светится в темноте за счёт собственного α-излучения. Больше всего он похож на металлы редкоземельного семейства. Имеет две аллотропные формы.

В низкотемпературной форме обладает двойной плотно упакованной шестиугольной структурой, плотность 13.67, которая при 1074 °C преобразуется в гранецентрированную кубическую. Температура плавления — 1175 °C.

4. Происхождение названия

Электронная оболочка америция

Внешняя электронная оболочка нового элемента (5f) оказалась аналогичной европию (4f). Поэтому элемент назвали в честь Америки, как европий — в честь Европы.

5. Получение

241Am сейчас получают в промышленном количестве при распаде 241Pu: Pu-241 -> (13.2 года, бета частица) -> Am-241.

Последовательность получения 241Am

241Pu образуется во всех ядерных реакторах при захвате нейтрона 238U.

1. 238U + n => 239U
2. 239U β распад => 239Np
3. 239Np β распад => 239Pu
4. 239Pu + n => 240Pu
5. 240Pu + n => 241Pu
6. 241Pu β распад (13.2 года) => 241Am (Период полураспада 432.2 года)

Так как Pu-241 обычно присутствует в только что выработанном оружейном плутонии, Am-241 накапливается в веществе с распадом Pu-241. В связи с этим, он играет важную роль в старении плутониевого оружия. Свежеизготовленный оружейный плутоний содержит 0.5-1.0 % Pu-241, реакторный плутоний имеет от 5-15 % до 25 % Pu-241.

Через несколько десятилетий почти весь Pu-241 распадется в Am-241. Энергетика альфа-распада Am-241 и относительно короткое время жизни создают высокую удельную радиоактивность и тепловой выход (106 Вт/кг, для примера у Pu-241 тепловой выход 3.4 Вт/кг).

Большая часть альфа- и гамма-активности старого оружейного плутония обусловливается Am-241.

6. Применение

Детектор дыма

Самый долгоживущий изотоп америция — Am243 имеет период полураспада 8 000 лет и используется для радиохимических исследований и накопления более отдаленных трансуранов, вплоть до фермия.

Значительно многообразнее применение самого первого изотопа америция — Am241. Он имеет период полураспада 433 года. Этот изотоп, распадаясь, испускает альфа-частицы и мягкие (60 кэВ) гамма-лучи (для примера энергия жестких гамма-квантов, испускаемых кобальтом-60 — несколько МэВ).

Защита от мягкого излучения Am-241 сравнительно проста и немассивна: вполне достаточно сантиметрового слоя свинца. В промышленности используются различные контрольно-измерительные и исследовательские приборы с америцием-241. В частности для непрерывного измерения толщины стальной (от 0.

5 до 3 мм) и алюминиевой (до 50 мм) ленты, а также листового стекла. Аппаратуру с америцием-241 используют и для снятия электростатических зарядов в промышленности с пластмасс, синтетических пленок и бумаги. Он находится и внутри некоторых детекторов дыма (~0,26 микрограмма на детектор).

Ядерный изомер Америций-242m обладает высоким сечением деления тепловыми нейтронами (6000 барн), большим количеством выделяемых нейтронов на одно деление (3,6) и относительно большим периодом полураспада (141 год)[3], что делает его подходящим топливом для сверхкомпактных ядерных реакторов (критическая масса — 3,78 кг, меньше только у некоторых изотопов калифорния). Предполагается, например, использовать его для ядерных реакторов на межпланетных космических кораблях[4]. Однако, получение этого изотопа в граммовых количествах пока только обсуждается (предполагается получать его из 241Am, который содержится в ОЯТ в количестве порядка килограмма на тонну).

7. Биологическая роль

Америций — высокотоксичный элемент. Значение ПДК для америция в воздухе около 1×10−4 Бк/л, в воде водоёмов около 70-80 Бк/л.

Примечания

1. Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т.. — Москва: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 125. — 623 с. — 100 000 экз.
2. WebElements Periodic Table of the Elements | Americium | crystal structures — www.webelements.com/americium/crystal_structure.

   html

3. Энциклопедия нейтронных данных — www.ippe.ru/podr/abbn/libr/pdf/00intr.pdf (pdf). Росфонд (Российская библиотека файлов оцененных нейтронных данных).
4. http://iopscience.iop.org/1742-6596/41/1/015/pdf/jpconf6_41_015.pdf — iopscience.iop.org/1742-6596/41/1/015/pdf/jpconf6_41_015.

   pdf

скачать
Данный реферат составлен на основе статьи из русской Википедии. Синхронизация выполнена 10.07.11 18:09:42
Похожие рефераты: Америций-241.

Категории: Химические элементы, Радиоактивные элементы, Актиноиды, Америций.

Текст доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareA.