Тритий

Поделись знанием:
Перейти к: навигация, поиск
Тритий

Общие сведения
Название, символ Тритий, 3H
Альтернативные названия сверхтяжёлый водород, T
Нейтронов 2
Протонов 1
Свойства нуклида
Атомная масса 3,0160492777(25)[1] а. е. м.
Избыток 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

Три́тий (др.-греч. τρίτος «третий»), сверхтяжёлый водород, обозначается символами T и 3H — радиоактивный изотоп водорода. Ядро трития состоит из протона и двух нейтронов, его называют тритоном и обозначают t.

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:

<math>{}\mathrm{{}^{6}_{3}Li} + \mathrm{n} \rightarrow \mathrm{{}^{3}_{1}H} + \mathrm{{}^{4}_{2}He}</math>.





Радиационная опасность трития

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

<math>{}\mathrm{{}^{3}_{1}H} \rightarrow \mathrm{{}^{3}_{2}He^{1+}} + e^- + \bar{\nu}_e</math>.

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 потребность

По данным отчета Institute for Energy and Environmental Research 1996 года, в США с 1955 года было произведено около 225 кг трития. Из-за распада и использования, от них сохранилось не более 75 кг[9]. В конце 20-начале 21 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].

Интересные факты

  • Производство одного килограмма трития обходится в 30 млн долларов[17].
  • Используется в источниках подсветки для часов.
  • Проводятся эксперименты по созданию радиоизотопных генераторов электричества сверхмалой мощности на базе трития, например для питания RFID меток или автономных датчиков. Срок службы генератора составляет около 20 лет, цена - порядка 1000 долларов.[18]

Напишите отзыв о статье "Тритий"

Примечания

  1. ↑ 1 2 3 4 G. Audi, A.H. Wapstra, and C. Thibault (2003). «[www.nndc.bnl.gov/amdc/masstables/Ame2003/Ame2003b.pdf The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references.]». Nuclear Physics A 729: 337—676. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. Bibcode: [adsabs.harvard.edu/abs/2003NuPhA.729..337A 2003NuPhA.729..337A].
  2. ↑ 1 2 3 G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot and A. H. Wapstra (2003). «[www.nndc.bnl.gov/amdc/nubase/Nubase2003.pdf The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties]». Nuclear Physics A 729: 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Bibcode: [adsabs.harvard.edu/abs/2003NuPhA.729....3A 2003NuPhA.729....3A].
  3. ↑ energy.gov/sites/prod/files/2013/09/f2/hdbk1079.pdf
  4. ↑ Urey H. C., Murphy G. M., Brickwedde F. G. (1933). «A Name and Symbol for H2*». The Journal of Chemical Physics 1: 512-513. DOI:10.1063/1.1749325.
  5. ↑ Dan O'Leary (2012). «The deeds to deuterium». Nature Chemistry 4: 236. DOI:10.1038/nchem.1273.
  6. ↑ [www.ehso.emory.edu/content-forms/3anuclidedatasafetysheets.pdf Nuclide safety data sheet: Hydrogen-3]. ehso.emory.edu.
  7. ↑ [www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/fact-sheets/tritium-radiation-fs.html Backgrounder on Tritium, Radiation Protection Limits, and Drinking Water Standards] (англ.). U.S.NRC (февраль 2011). Проверено 5 октября 2012. [www.webcitation.org/6BOrLx3IA Архивировано из первоисточника 14 октября 2012].
  8. ↑ R. V. Osborne. [www.nuclearfaq.ca/ReviewofGreenpeacereport_Final.pdf Review of the Greenpeace report: «Tritium Hazard Report: Pollution and Radiation Risk from Canadian Nuclear Facilities»] (англ.) (pdf). Canadian Nuclear Association (август 2007). Проверено 5 октября 2012. [www.webcitation.org/6BOrMPEPW Архивировано из первоисточника 14 октября 2012].
  9. ↑ Zerriffi, Hisham. [www.ieer.org/reports/tritium.html#(11) Tritium: The environmental, health, budgetary, and strategic effects of the Department of Energy's decision to produce tritium]. Institute for Energy and Environmental Research (January 1996). Проверено 15 сентября 2010. [www.ieer.org/wp/wp-content/uploads/downloads/2012/05/Tritium_1996_Zerriffi.pdf полный текст]
  10. ↑ МИХАИЛ СТОРОЖЕВОЙ. [www.atominfo.ru/news3/c0615.htm Третируемый тритий]. ATOMINFO.RU (28.10.2010). Проверено 13 ноября 2013.
  11. ↑ [armsdata.net/nuclear/026.html Производство плутония и трития для ядерного оружия]. Стратегическое ядерное вооружение СССР и России.. Проверено 13 ноября 2013.
  12. ↑ Бекман. [profbeckman.narod.ru/RH0.files/24_6.pdf 6. РЕАКТОРЫ ДЛЯ НАРАБОТКИ ТРИТИЯ]. Проверено 13 ноября 2013.
  13. ↑ [scienceandglobalsecurity.org/ru/archive/sgsr05kalinowski.pdf 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  (рус.)
  14. ↑ Hisham Zerriffi. [ieer.org/resource/reports/tritium-environmental-health-budgetary-strategic-effects/ Tritium: The environmental, health, budgetary, and strategic effects of the Department of Energy’s decision to produce tritium]. Institute for Energy and Environmental Research (1996). Проверено 13 ноября 2013.
  15. ↑ [books.google.ru/books?id=YThIeCSxVZ4C&pg=PA15&lpg=PA15 International Control of Tritium for Nuclear Nonproliferation and Disarmament], CRC Press, 2004, page 15
  16. ↑ 1 2 [fire.pppl.gov/fesac_dp_ts_willms.pdf Tritium Supply Considerations], LANL, 2003. «ITER startup inventory estimated to be ~3 Kg»
  17. ↑ [news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/8547273.stm BBC News — Is fusion power really viable?]
  18. ↑ [www.popmech.ru/article/11620-nezamenimyie-batareyki/ НЕЗАМЕНИМЫЕ БАТАРЕЙКИ: СИЛА ТРИТИЯ], Популярная Механика (27.08.12). Проверено 13 ноября 2013. «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».

Ссылки

  • [www.xumuk.ru/encyklopedia/2/4583.html ТРИТИЙ — химическая энциклопедия]
  • [www.xumuk.ru/spravochnik/420.html ТРИТИЙ — справочник по веществам]

Стабильные: 1H: Протий, D, 2H: Дейтерий

10—10 000 лет: T, 3H: Тритий

Нестабильные (менее суток): 4H: Водород-4, 5H: Водород-5, 6H: Водород-6, 7H: Водород-7

см. также. Водород, Таблица нуклидов

Отрывок, характеризующий Тритий

И Наташа, распустив свой большой рот и сделавшись совершенно дурною, заревела, как ребенок, не зная причины и только оттого, что Соня плакала. Соня хотела поднять голову, хотела отвечать, но не могла и еще больше спряталась. Наташа плакала, присев на синей перине и обнимая друга. Собравшись с силами, Соня приподнялась, начала утирать слезы и рассказывать.
– Николенька едет через неделю, его… бумага… вышла… он сам мне сказал… Да я бы всё не плакала… (она показала бумажку, которую держала в руке: то были стихи, написанные Николаем) я бы всё не плакала, но ты не можешь… никто не может понять… какая у него душа.
И она опять принялась плакать о том, что душа его была так хороша.
– Тебе хорошо… я не завидую… я тебя люблю, и Бориса тоже, – говорила она, собравшись немного с силами, – он милый… для вас нет препятствий. А Николай мне cousin… надобно… сам митрополит… и то нельзя. И потом, ежели маменьке… (Соня графиню и считала и называла матерью), она скажет, что я порчу карьеру Николая, у меня нет сердца, что я неблагодарная, а право… вот ей Богу… (она перекрестилась) я так люблю и ее, и всех вас, только Вера одна… За что? Что я ей сделала? Я так благодарна вам, что рада бы всем пожертвовать, да мне нечем…
Соня не могла больше говорить и опять спрятала голову в руках и перине. Наташа начинала успокоиваться, но по лицу ее видно было, что она понимала всю важность горя своего друга.
– Соня! – сказала она вдруг, как будто догадавшись о настоящей причине огорчения кузины. – Верно, Вера с тобой говорила после обеда? Да?
– Да, эти стихи сам Николай написал, а я списала еще другие; она и нашла их у меня на столе и сказала, что и покажет их маменьке, и еще говорила, что я неблагодарная, что маменька никогда не позволит ему жениться на мне, а он женится на Жюли. Ты видишь, как он с ней целый день… Наташа! За что?…
И опять она заплакала горьче прежнего. Наташа приподняла ее, обняла и, улыбаясь сквозь слезы, стала ее успокоивать.
– Соня, ты не верь ей, душенька, не верь. Помнишь, как мы все втроем говорили с Николенькой в диванной; помнишь, после ужина? Ведь мы всё решили, как будет. Я уже не помню как, но, помнишь, как было всё хорошо и всё можно. Вот дяденьки Шиншина брат женат же на двоюродной сестре, а мы ведь троюродные. И Борис говорил, что это очень можно. Ты знаешь, я ему всё сказала. А он такой умный и такой хороший, – говорила Наташа… – Ты, Соня, не плачь, голубчик милый, душенька, Соня. – И она целовала ее, смеясь. – Вера злая, Бог с ней! А всё будет хорошо, и маменьке она не скажет; Николенька сам скажет, и он и не думал об Жюли.
И она целовала ее в голову. Соня приподнялась, и котеночек оживился, глазки заблистали, и он готов был, казалось, вот вот взмахнуть хвостом, вспрыгнуть на мягкие лапки и опять заиграть с клубком, как ему и было прилично.
– Ты думаешь? Право? Ей Богу? – сказала она, быстро оправляя платье и прическу.
– Право, ей Богу! – отвечала Наташа, оправляя своему другу под косой выбившуюся прядь жестких волос.
И они обе засмеялись.
– Ну, пойдем петь «Ключ».
– Пойдем.
– А знаешь, этот толстый Пьер, что против меня сидел, такой смешной! – сказала вдруг Наташа, останавливаясь. – Мне очень весело!
И Наташа побежала по коридору.
Соня, отряхнув пух и спрятав стихи за пазуху, к шейке с выступавшими костями груди, легкими, веселыми шагами, с раскрасневшимся лицом, побежала вслед за Наташей по коридору в диванную. По просьбе гостей молодые люди спели квартет «Ключ», который всем очень понравился; потом Николай спел вновь выученную им песню.
В приятну ночь, при лунном свете,
Представить счастливо себе,
Что некто есть еще на свете,
Кто думает и о тебе!
Что и она, рукой прекрасной,
По арфе золотой бродя,
Своей гармониею страстной
Зовет к себе, зовет тебя!
Еще день, два, и рай настанет…
Но ах! твой друг не доживет!
И он не допел еще последних слов, когда в зале молодежь приготовилась к танцам и на хорах застучали ногами и закашляли музыканты.

Пьер сидел в гостиной, где Шиншин, как с приезжим из за границы, завел с ним скучный для Пьера политический разговор, к которому присоединились и другие. Когда заиграла музыка, Наташа вошла в гостиную и, подойдя прямо к Пьеру, смеясь и краснея, сказала:
– Мама велела вас просить танцовать.
– Я боюсь спутать фигуры, – сказал Пьер, – но ежели вы хотите быть моим учителем…
И он подал свою толстую руку, низко опуская ее, тоненькой девочке.
Пока расстанавливались пары и строили музыканты, Пьер сел с своей маленькой дамой. Наташа была совершенно счастлива; она танцовала с большим , с приехавшим из за границы . Она сидела на виду у всех и разговаривала с ним, как большая. У нее в руке был веер, который ей дала подержать одна барышня. И, приняв самую светскую позу (Бог знает, где и когда она этому научилась), она, обмахиваясь веером и улыбаясь через веер, говорила с своим кавалером.
– Какова, какова? Смотрите, смотрите, – сказала старая графиня, проходя через залу и указывая на Наташу.
Наташа покраснела и засмеялась.
– Ну, что вы, мама? Ну, что вам за охота? Что ж тут удивительного?

В середине третьего экосеза зашевелились стулья в гостиной, где играли граф и Марья Дмитриевна, и большая часть почетных гостей и старички, потягиваясь после долгого сиденья и укладывая в карманы бумажники и кошельки, выходили в двери залы. Впереди шла Марья Дмитриевна с графом – оба с веселыми лицами. Граф с шутливою вежливостью, как то по балетному, подал округленную руку Марье Дмитриевне. Он выпрямился, и лицо его озарилось особенною молодецки хитрою улыбкой, и как только дотанцовали последнюю фигуру экосеза, он ударил в ладоши музыкантам и закричал на хоры, обращаясь к первой скрипке:
– Семен! Данилу Купора знаешь?
Это был любимый танец графа, танцованный им еще в молодости. (Данило Купор была собственно одна фигура англеза .)
– Смотрите на папа, – закричала на всю залу Наташа (совершенно забыв, что она танцует с большим), пригибая к коленам свою кудрявую головку и заливаясь своим звонким смехом по всей зале.
Действительно, всё, что только было в зале, с улыбкою радости смотрело на веселого старичка, который рядом с своею сановитою дамой, Марьей Дмитриевной, бывшей выше его ростом, округлял руки, в такт потряхивая ими, расправлял плечи, вывертывал ноги, слегка притопывая, и всё более и более распускавшеюся улыбкой на своем круглом лице приготовлял зрителей к тому, что будет. Как только заслышались веселые, вызывающие звуки Данилы Купора, похожие на развеселого трепачка, все двери залы вдруг заставились с одной стороны мужскими, с другой – женскими улыбающимися лицами дворовых, вышедших посмотреть на веселящегося барина.
– Батюшка то наш! Орел! – проговорила громко няня из одной двери.
Граф танцовал хорошо и знал это, но его дама вовсе не умела и не хотела хорошо танцовать. Ее огромное тело стояло прямо с опущенными вниз мощными руками (она передала ридикюль графине); только одно строгое, но красивое лицо ее танцовало. Что выражалось во всей круглой фигуре графа, у Марьи Дмитриевны выражалось лишь в более и более улыбающемся лице и вздергивающемся носе. Но зато, ежели граф, всё более и более расходясь, пленял зрителей неожиданностью ловких выверток и легких прыжков своих мягких ног, Марья Дмитриевна малейшим усердием при движении плеч или округлении рук в поворотах и притопываньях, производила не меньшее впечатление по заслуге, которую ценил всякий при ее тучности и всегдашней суровости. Пляска оживлялась всё более и более. Визави не могли ни на минуту обратить на себя внимания и даже не старались о том. Всё было занято графом и Марьею Дмитриевной. Наташа дергала за рукава и платье всех присутствовавших, которые и без того не спускали глаз с танцующих, и требовала, чтоб смотрели на папеньку. Граф в промежутках танца тяжело переводил дух, махал и кричал музыкантам, чтоб они играли скорее. Скорее, скорее и скорее, лише, лише и лише развертывался граф, то на цыпочках, то на каблуках, носясь вокруг Марьи Дмитриевны и, наконец, повернув свою даму к ее месту, сделал последнее па, подняв сзади кверху свою мягкую ногу, склонив вспотевшую голову с улыбающимся лицом и округло размахнув правою рукой среди грохота рукоплесканий и хохота, особенно Наташи. Оба танцующие остановились, тяжело переводя дыхание и утираясь батистовыми платками.


Источник — «http://wiki-org.ru/wiki/index.php?title=Тритий&oldid=79935228»