Открыть главное меню

Три́тий (др.-греч. τρίτος «третий») — радиоактивный изотоп водорода. Обозначается T или 3H. Ядро трития состоит из протона и двух нейтронов, его называют тритоном.

Тритий
Hydrogen-3.png
Название, символ Тритий, 3H
Альтернативные названия сверхтяжёлый водород, T
Нейтронов 2
Свойства нуклида
Атомная масса 3,0160492777(25)[1] а. е. м.
Дефект массы 14 949,8060(23)[1] кэВ
Удельная энергия связи (на нуклон) 2 827,266(1)[1] кэВ
Период полураспада 12,32(2)[2] года
Продукты распада 3He
Спин и чётность ядра 1/2+[2]
Канал распада Энергия распада
β 0,018591[1] МэВ
Таблица нуклидов
Commons-logo.svg Медиафайлы на Викискладе

В природе тритий образуется в верхних слоях атмосферы при соударении частиц космического излучения с ядрами атомов, например, азота[3]. В процессе распада тритий превращается в 3He с испусканием электрона и антинейтрино (бета-распад), период полураспада — 12,32 года. Доступная энергия распада очень мала (18,59 кэВ), средняя энергия электронов 5,7 кэВ.

Тритий открыт английскими учёными Эрнестом Резерфордом, Маркусом Олифантом и Паулем Хартеком в 1934 году. Название для этого изотопа было предложено на случай открытия ещё до него, 15 июня 1933 года, Юри, Мерфи и Брикведде в том же письме редактору научного журнала «The Journal of Chemical Physics», где они предложили названия для двух известных изотопов водорода — протия и дейтерия[4][5]. Используется в биологии и химии как радиоактивная метка, в экспериментах по исследованию свойств нейтрино, в термоядерном оружии как источник нейтронов и одновременно термоядерное горючее, в геологии для датирования природных вод. Промышленный тритий получают облучением лития-6 нейтронами в ядерных реакторах по следующей реакции:

.

Радиационная опасность тритияПравить

Тритий имеет период полураспада (12,32 ± 0,02) года[2]. Реакция распада трития имеет следующий вид:

 .

При этом выделяется 18,59 кэВ энергии, из них на электрон (бета-частицу) приходится в среднем 5,7 кэВ, а на электронное антинейтрино — оставшаяся часть. Образовавшиеся бета-частицы распространяются в воздухе всего на 6,0 мм и не могут преодолеть даже верхний слой кожи человека[6].

В силу малой энергии распада трития испускаемые электроны хорошо задерживаются даже простейшими преградами типа одежды или резиновых хирургических перчаток. Тем не менее, этот изотоп представляет радиационную опасность при вдыхании, поглощении с пищей, впитывании через кожу. Единичный случай употребления тритиевой воды не приводит к длительному накоплению трития в организме, так как его период полувыведения — от 7 до 14 дней[7][8].

Производство и потребностьПравить

По данным отчета Institute for Energy and Environmental Research (англ.) 1996 года, в США с 1955 года было произведено около 225 кг трития[9]. В конце XX — начале XXI века наработка ведется на Watts Bar-1 путём облучения TPBAR (англ. tritium-producing burnable absorber rods), планируется также использование АЭС Секвойя. Переработку и выделение трития проводят на Tritium Extraction Facility, Саванна-Ривер[10].

В СССР и России тритий производился на реакторах АИ, АВ-3, ОК-180, ОК-190, РУСЛАН, Л-2; изотоп выделяется на заводе РТ-1 (ПО «Маяк»)[11][12].

Значительные количества трития (до 2,5—3,5 кг) для гражданских применений производит Канада на 21 тяжеловодном реакторе. Выделение изотопа — компания «Онтарио Хайдро», Дарлингтон[13].

Мировая коммерческая потребность в тритии на 1995 год составляет ежегодно около 400 г, и ещё порядка 2 кг требовалось для поддержания ядерного арсенала США[14] (7 кг для всех мировых военных потребителей). Около 4 кг трития в год образуется на АЭС, но не извлекается[15].

Большие количества трития потребуются для термоядерной энергетики: например, для запуска ITER потребуется как минимум около 3 кг трития, для запуска DEMO понадобится 4—10 кг[16]. Гипотетический тритиевый реактор потреблял бы 56 кг трития на производство 1 ГВт·года электроэнергии, тогда как всемирные запасы трития на 2003 год составляли всего 18 кг[16].

По словам Яна Беранека из организации «Гринпис», в 2010 году производство одного килограмма трития обходилось в 30 млн долларов[17].

ПрименениеПравить

 
Тритиевый брелок, свечение в темноте (снимок с длительной экспозицией).

В 2012 году канадская фирма City Labs представила радиоизотопные генераторы электричества сверхмалой мощности на базе трития, способные питать различные микроэлектронные устройства, таких как RFID-метки, автономных датчиков, медицинские имплантаты. При цене порядка 1000 долларов срок службы генератора составляет около 20 лет[18].

Тритий используется в источниках подсветки в военных и гражданских приборах.

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. 1 2 3 4 Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — Bibcode2003NuPhA.729..337A.
  2. 1 2 3 Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode2003NuPhA.729....3A.
  3. http://energy.gov/sites/prod/files/2013/09/f2/hdbk1079.pdf
  4. Urey H. C., Murphy G. M., Brickwedde F. G. A Name and Symbol for H2* (англ.) // Journal of Chemical Physics : journal. — 1933. — Vol. 1. — P. 512—513. — DOI:10.1063/1.1749325.
  5. Dan O'Leary. The deeds to deuterium (англ.) // Nature Chemistry : journal. — 2012. — Vol. 4. — P. 236. — DOI:10.1038/nchem.1273.
  6. Nuclide safety data sheet: Hydrogen-3 (недоступная ссылка). ehso.emory.edu. Дата обращения 12 июля 2014. Архивировано 20 мая 2013 года.
  7. Backgrounder on Tritium, Radiation Protection Limits, and Drinking Water Standards (англ.). U.S.NRC (February 2011). Дата обращения 5 октября 2012. Архивировано 14 октября 2012 года.
  8. R. V. Osborne. Review of the Greenpeace report: «Tritium Hazard Report: Pollution and Radiation Risk from Canadian Nuclear Facilities» (англ.) (pdf). Canadian Nuclear Association (August 2007). Дата обращения 5 октября 2012. Архивировано 14 октября 2012 года.
  9. Hisham Zerriffi. Tritium: The environmental, health, budgetary, and strategic effects of the Department of Energy's decision to produce tritium (англ.). Institute for Energy and Environmental Research (англ.) (January 1996). Дата обращения 15 сентября 2010. полный текст Архивная копия от 13 ноября 2013 на Wayback Machine
  10. Михаил Сторожевой. Третируемый тритий. ATOMINFO.RU (28 октября 2010). Дата обращения 13 ноября 2013.
  11. Производство плутония и трития для ядерного оружия. Стратегическое ядерное вооружение СССР и России. Дата обращения 13 ноября 2013.
  12. Бекман. 6. РЕАКТОРЫ ДЛЯ НАРАБОТКИ ТРИТИЯ. Дата обращения 13 ноября 2013.
  13. Martin В. Kalinowski, Lars С. Colschen International Control of Tritium to Prevent Horizontal Proliferation and to Foster Nuclear Disarmament // Science & Global Security, 1994, vol. 5, рр. 131—203
  14. Hisham Zerriffi. Tritium: The environmental, health, budgetary, and strategic effects of the Department of Energy’s decision to produce tritium (англ.). Institute for Energy and Environmental Research (1996). Дата обращения 13 ноября 2013.
  15. International Control of Tritium for Nuclear Nonproliferation and Disarmament, CRC Press, 2004, page 15
  16. 1 2 Tritium Supply Considerations, LANL, 2003. «ITER startup inventory estimated to be ~3 Kg»
  17. Alasdair Cros. Is fusion power really viable? (англ.) (5 March 2010). Дата обращения 19 января 2019.BBC News — Is fusion power really viable?
  18. Незаменимые батарейки: Сила трития. Журнал «Популярная Механика» (27 августа 2012). — «Размерами с фалангу пальца, они используют радиоактивный распад для производства электричества – в небольших количествах, зато непрерывно в течение минимум лет двадцати. ... цена остается пока на уровне 1000 долларов». Дата обращения 13 ноября 2013.

СсылкиПравить