Viime aikoina ihmiset uskoivat, että atomi on kiinteä jakamaton hiukkanen. Myöhemmin kävi selväksi, että se koostuu ytimestä ja sen ympäri pyörivistä elektroneista. Samaan aikaan keskusosaa pidettiin jälleen jakamattomana ja kiinteänä. Tänään tiedämme, että se koostuu protoneista ja neutroneista. Lisäksi, viimeksi mainittujen lukumäärästä riippuen, samalla aineella voi olla useita isotooppeja. Joten tritium - mikä se on? Mikä tämä aine on, miten saada ja käyttää sitä?
Tritium - mikä se on?
Vety on luonnon yksinkertaisin aine. Jos puhumme sen yleisimmästä muodosta, jota käsitellään yksityiskohtaisemmin alla, niin sen atomi koostuu vain yhdestä protonista ja yhdestä elektronista. Se voi kuitenkin ottaa myös "ylimääräisiä" hiukkasia, jotka muuttavat jonkin verran sen ominaisuuksia. Joten, tritiumydin koostuu protonista ja kahdesta neutronista. Ja jos protium, ts. Vetyn yksinkertaisin muoto, on maailmankaikkeuden runsain elementti, niin et voi sanoa sen "parannetusta" versiosta - se esiintyy luonnossa pieninä määrinä.
Rutherford, Olyphant ja Hartek löysivät vety-isotooppitritiumin (nimi tulee kreikkalaisesta sanasta "kolmas") vuonna 1934. Ja itse asiassa he yrittivät löytää hänet erittäin kauan ja kovasti. Heti sen jälkeen, kun deuterium ja raskas vesi löydettiin vuonna 1932, tutkijat alkoivat etsiä tätä isotooppia lisäämällä spektrianalyysin herkkyyttä tavallisen vedyn tutkimuksessa. Kaikesta huolimatta heidän yrittämisensä olivat turhia - jopa keskittyneimmissä näytteissä he eivät pystyneet edes saamaan viittausta sellaisen aineen läsnäolosta, jonka piti yksinkertaisesti olla olemassa. Mutta lopulta haku oli edelleen onnistunut - Oliphant syntetisoi elementin raskaalla vedellä Rutherfordin laboratoriossa.
Lyhyesti sanottuna tritiumin määritelmä on seuraava: vedyn radioaktiivinen isotooppi, jonka ydin koostuu protonista ja kahdesta neutronista. Joten mitä hänestä tiedetään?
Tietoja vetyisotoopeista
Jaksotaulukon ensimmäinen elementti on samanaikaisesti yleisin maailmankaikkeudessa. Lisäksi luonnossa sitä esiintyy yhtenä kolmesta isotoopistaan: protium, deuterium tai tritium. Ensimmäisen ydin koostuu yhdestä protonista, joka antoi sille nimensä. Muuten, tämä on ainoa vakaa elementti, jossa ei ole neutroneja. Seuraava vetyisotooppien sarjassa on deuterium. Atomin ydin koostuu protonista ja neutronista, ja nimi juontaa juurensa kreikkalaiseen sanaan "toinen".
Laboratoriosta saatiin myös raskaampia vety-isotooppeja, joiden massaluvut olivat 4 - 7. Niiden puoliintumisaika on rajoitettu sekuntien murto-osiin.
Ominaisuudet
Tritiumin atomimassa on noin 3, 02 a. E. m. Fysikaalisten ominaisuuksiensa perusteella tämä aine ei läheskään eroa tavallisesta vedystä, ts. Normaaleissa olosuhteissa se on kevyt kaasu ilman väriä, makua ja hajua, sillä on korkea lämmönjohtavuus. Noin –250 asteen lämpötilassa siitä tulee vaaleaa ja virtaavaa väritöntä nestettä. Alue, jolla se on tässä aggregaatiotilassa, on melko kapea. Sulamispiste on noin 259 celsiusastetta, jonka alapuolella vedystä tulee lumimaista massaa. Lisäksi tämä elementti liukenee melko hyvin joihinkin metalleihin.
Ominaisuuksissa on kuitenkin joitain eroja. Ensinnäkin kolmannella isotoopilla on vähemmän reaktiivisuutta ja toiseksi tritium on radioaktiivinen ja siksi epästabiili. Puoliintumisaika on hiukan yli 12 vuotta. Radiolyysiprosessissa se muuttuu kolmanneksi heliumin isotoopiksi elektronin ja antineutrino-säteilyn avulla.
vastaanotto
Luonnossa tritiumia sisältyy merkityksettömiä määriä ja se muodostuu useimmiten yläilmakehässä kosmisten hiukkasten ja esimerkiksi typpiatomien törmäyksen aikana. On kuitenkin olemassa myös teollisuusmenetelmä tämän elementin tuottamiseksi säteilyttämällä litium-6 neutroneilla ydinreaktoreissa.
Tritiumin synteesi noin 1 kilogramman tilavuudessa maksaa noin 30 miljoonaa dollaria.
käyttö
Joten opimme vähän enemmän tritiumista - mikä se on ja sen ominaisuudet. Mutta miksi sitä tarvitaan? Katsotaanpa alla. Joidenkin raporttien mukaan tritiumin maailmanlaajuinen kaupallinen kysyntä on noin 500 grammaa vuodessa ja noin 7 kiloa käytetään sotilastarpeisiin.
Amerikkalaisen energia- ja ympäristötutkimusinstituutin mukaan Yhdysvalloissa tuotettiin 2, 2 senttiä superheavytystä vetyä vuosina 1955-1996. Ja vuonna 2003 tämän alkuaineen kokonaisvarastot olivat noin 18 kiloa. Mihin niitä käytetään?
Ensinnäkin tritium on välttämätön ydinaseiden torjunnan tehokkuuden ylläpitämiseksi, sillä kuten tiedätte, joillakin valtioilla on edelleen hallussaan. Toiseksi lämpöydinenergia ei ole täydellinen ilman sitä. Vielä tritiumia käytetään joissain tieteellisissä tutkimuksissa, esimerkiksi geologiassa, apunaan luonnonvedet. Toinen tarkoitus on kellon taustavalon virtalähde. Lisäksi parhaillaan tehdään kokeiluja erittäin pienitehoisten radioisotooppigeneraattoreiden luomiseksi esimerkiksi autonomisten anturien käyttämiseksi. Arvioidaan, että tässä tapauksessa heidän käyttöiänsä on noin 20 vuotta. Tällaisen generaattorin hinta on noin tuhat dollaria.
Lintutangot, joissa on pieni määrä tritiumia, ovat myös alkuperäisiä matkamuistoja. Ne lähettävät hehkua ja näyttävät melko eksoottisilta, varsinkin jos tiedät sisäisestä sisällöstä.
vaara
Tritium on radioaktiivinen, tämä selittää osan sen ominaisuuksista ja käytöstä. Sen puoliintumisaika on noin 12 vuotta, kun taas helium-3 muodostuu antineutrinoiden ja elektronin säteilyllä. Tämän reaktion aikana vapautuu 18, 59 kW energiaa ja beetahiukkaset leviävät ilmassa. Maallikolle voi tuntua outolta, että radioaktiivista isotooppia käytetään esimerkiksi valaisemaan kelloa, koska se voi olla vaarallinen, eikö niin? Itse asiassa tritium ei tuskin vaaranna ihmisten terveyttä millään, koska hajoamisprosessissaan olevat beetahiukkaset leviävät korkeintaan 6 millimetriin eikä pysty ylittämään yksinkertaisia esteitä. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että sen kanssa työskenteleminen on ehdottoman turvallista - nauttiminen ruoan, ilman kanssa tai imeytyminen ihon läpi voi johtaa ongelmiin. Vaikka useimmissa tapauksissa se erittyy helposti ja nopeasti, niin ei aina. Joten, tritium - mikä se on säteilyvaaran kannalta?
Suojatoimenpiteet
Huolimatta siitä, että tritiumin alhainen hajoamisenergia ei salli säteilyn leviämistä vakavasti, joten beetahiukkaset eivät pääse edes tunkeutumaan ihoon, älä unohda terveyttäsi. Tämän isotoopin kanssa työskennellessäsi ei tietenkään saa käyttää säteilysuojapukua, mutta perussääntöjä, kuten suljettu vaatetus ja kirurgiset käsineet, on noudatettava. Koska tritiumin suurin vaara on nauttiminen, on tärkeätä lopettaa toiminta, jossa se tulee mahdolliseksi. Muualla ei ole mitään hätää.
Jos sitä kuitenkin imeytyy kehon kudoksiin suurina määrinä, akuutti tai krooninen säteilytauti voi kehittyä altistumisen kestosta, annoksesta ja säännöllisyydestä riippuen. Joissakin tapauksissa tämä sairaus parannetaan onnistuneesti, mutta laajoilla leesioilla kuolemaan johtava tulos on mahdollista.
Missä tahansa normaalissa vartalossa on tritiumjälkiä, vaikka ne ovat ehdottoman merkityksettömiä ja vaikuttavat tuskin taustan säteilyyn. No, valoisilla käsillä varustettujen kellojen ystäville sen taso on useita kertoja korkeampi, vaikka sitä kuitenkin pidetään turvallisena.
