Самые интересные металлы на земле
Содержание:
- Виды излучений
- В чём измеряется облучение?[править]
- Характеристика радия
- Терминология и законодательство
- История Москвы
- Источники появления отходов
- Краткие и быстрые факты
- Смертельное излучение
- Природный реактор ядерного деления
- Воздействие на организм человека
- Почему внутреннее облучение гораздо опаснее внешнего?
- Нахождение в природе
- Радиоактивный металл
- Классификация РАО
- Виды радиоактивного излучения
- Радий в природе и его свойства.
Виды излучений
Основными вариантами излучения, которое испускается металлами при распадах, являются:
- альфа-частицы;
- бета-частицы или нейтринный распад;
- изомерный переход (гамма-лучи).
Есть два варианта существования подобных элементов. Первый — это естественный, то есть когда радиоактивный металл встречается в природе и самым простым путем под влиянием внешних сил с течением времени преобразуется в иные формы (проявляет свою радиоактивность и распадается).
Вторая группа — это искусственно созданные учеными металлы, способные к быстрому распаду и мощному выделению большого количества радиационного излучения. Делается это для использования в определенных сферах деятельности. Установки, в которых производятся ядерные реакции по превращениям одних элементов в другие, называются синхрофазотронами.
Разница между двумя обозначенными способами полураспада очевидна: в обоих случаях он самопроизвольный, однако лишь искусственно полученные металлы дают именно ядерные реакции в процессе деструктуризации.
В чём измеряется облучение?[править]
Есть единицы для измерения экспозиционной, поглощённой дозы и эквивалентной дозы. Разница между ними заключается в способе измерения, вкратце так: эквивалентная доза измеряется по последствиям для организма, которые сравниваются с последствиями от некой эталонной дозы облучения. Поглощённая доза измеряется по замерам энергии излучения и массы вещества, которое его поглотило. Экспозиционная — по подсчёту ионов в сухом воздухе. Какие единицы чему соответствуют?
Рентген — единица экспозиционной дозы. В эквивалентной дозе рентгену соответствует бэр, в поглощённой дозе — рад. Для обывателя рентген, бэр и рад — примерно одно и то же.
Зиверт — единица эквивалентной дозы. В поглощённой дозе зиверту соответствует грэй. Для обывателя между зивертом и грэем также разницы особой нет.
1 Зв = 100 бэр.
1 Гр = 100 рад.
В общем, вторые две единицы в сто раз больше первых трёх.
Какая доза чем грозит? Вот несколько примерных доз и их последствия:
- 5 рентген: предельно допустимая «безвредная» доза в год для людей, работающих с радиацией или рентгеновскими аппаратами.
- 25 рентген: предельно допустимая доза, которую можно однократно схватить как «оправданный риск» в особых обстоятельствах. Может вызвать лёгкую лучевую болезнь.
- 100 рентген: начало тяжёлой лучевой болезни, поражение костного мозга.
- 300—500 рентген: примерно каждого второго, схватившего такую дозу, спасти не удаётся. Основной фактор смертности — выход из строя костного мозга, болеть месяц-другой.
- 1000 рентген: гарантированная смерть, медленная и довольно мучительная. Основной фактор смертности — пищеварительные расстройства и отравление радиотоксинами, умирать около недели.
- 10 000 рентген: достаточно быстрая смерть от выхода из строя нервной системы или разрушения миокарда, лежать без сознания не больше суток.
- 100 000 рентген: похоронят в свинцовом гробу.
- 1 000 000 рентген: на могиле вместо цветов вырастут гигантские грибы.
- 10 000 000 рентген: на фотографиях покойного выпадут все волосы.
Пациенту, схватившему от 500 до 1000 рентген, плохо становится далеко не сразу. Он может ещё около недельки гулять, веселиться, радоваться, что его досрочно демобилизовали. А уже на вторую-третью недельку начинают проявляться последствия отказа костного мозга, и пациент начинает умирать от малокровия.
Характеристика радия
Название элементу дано его первооткрывателями — супругами Кюри, Пьером и Марией. Именно эти люди впервые обнаружили, что один из изотопов этого металла — радий-226 — это наиболее устойчивая форма, обладающая особыми свойствами радиоактивности. Это произошло в 1898 году, и о подобном явлении только стало известно. Подробным его изучением как раз и занялись супруги химики.
Этимология слова берет корни из французского языка, на котором оно звучит как radium. Всего известно 14 изотопных модификаций данного элемента. Но наиболее устойчивые формы с массовыми числами:
- 220;
- 223;
- 224;
- 226;
- 228.
Ярко выраженной радиоактивностью обладает форма 226. Сам по себе радий — химический элемент под номером 88. Атомная масса . Как простое вещество способен к существованию. Представляет собой серебристо-белый радиоактивный металл с температурой плавления около 670С.
С химической точки зрения проявляет достаточно высокую степень активности и способен реагировать с:
- водой;
- органическими кислотами, формируя устойчивые комплексы;
- кислородом, образуя оксид.
Терминология и законодательство
Согласно российскому «Закону об использовании атомной энергии» (от 21 ноября 1995 года № 170-ФЗ) радиоактивными отходами являются ядерные материалы и радиоактивные вещества, дальнейшее использование которых не предусматривается. По российскому законодательству, ввоз радиоактивных отходов в страну запрещен.
Часто путают и считают синонимами радиоактивные отходы и отработавшее ядерное топливо. Следует различать эти понятия. Радиоактивные отходы ― это материалы, использование которых не предусматривается. Отработавшее ядерное топливо представляет собой тепловыделяющие элементы, содержащие остатки ядерного топлива и множество продуктов деления, в основном 137Cs и 90Sr, широко применяемые в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и научной деятельности. Поэтому оно является ценным ресурсом, в результате переработки которого получают свежее ядерное топливо и изотопные источники.
Особым видом РАО являются жидкие технологические радиоактивные отходы (используемые сокращения наименования: ЖРО и ЖРАО) — промышленные отходы, содержащие радиоактивные нуклиды техногенного происхождения, то есть образованные в результате деятельности предприятий оборонного и иного вида атомной промышленности, предприятий ядерного топливного цикла, атомных электростанций, при эксплуатации судов атомного флота, при производстве и использовании радиоизотопной продукции, а также при радиационных авариях.
История Москвы
Москва дореволюционнаяА.Н. Толстой. Москва до XIX века.
Н. В. Давыдов. Поддержание порядка, полиция.
Н. В. Давыдов. Трактиры и рестораны.
Д.А. Покровский. Кулачные бои.
П.И.Богатырев. Крестовская застава.
Пантелеймон Романов. «Под великопостный звон».
И.А. Белоусов. «Еврейское гетто» в Москве.
И.А. Белоусов. «Московские бани».
Новодевичий монастырь.
Галина Серебрякова «Катков и нигилисты»
Москва социалистическая.МОСКВА Кагановича(из книги МОСКВА 1935 г.)
Архитектор К. Алабян. Расцвет архитектуры
Архитектор И. Фомин. Новые проспекты.
Л. Перчик. Планировка Москвы.
Вальтер Дюранти. Самый интересный город в мире
Е. Габрилович. Нет Сухаревке!
Инженер А. Бутусов. У товарища Сталина.
Архитектор Б. Иофан. Дворец Советов
Пример конкретного руководства
Заметки парторга
Источники появления отходов
Радиоактивные отходы образуются в различных формах с весьма разными физическими и химическими характеристиками, такими, как концентрации и периоды полураспада составляющих их радионуклидов. Эти отходы могут образовываться:
- в газообразной форме, как, например, вентиляционные выбросы установок, где обрабатываются радиоактивные материалы;
- в жидкой форме, начиная от растворов сцинтилляционных счётчиков из исследовательских установок до жидких высокоактивных отходов, образующихся при переработке отработавшего топлива;
- в твёрдой форме (загрязнённые расходные материалы, стеклянная посуда из больниц, медицинских исследовательских установок и радиофармацевтических лабораторий, остеклованные отходы от переработки топлива или отработавшего топлива от АЭС, когда оно считается отходами).
Примеры источников появления радиоактивных отходов в человеческой деятельности:
ПИР (природные источники радиации). Существуют вещества, обладающие природной радиоактивностью, известные как природные источники радиации (ПИР). Бо́льшая часть этих веществ содержит долгоживущие нуклиды, такие как калий-40, рубидий-87 (являются бета-излучателями), а также уран-238, торий-232 (испускают альфа-частицы) и их продукты распада..
Работа с такими веществами регламентируются санитарными правилами, выпущенными Санэпиднадзором.
Уголь. Уголь содержит небольшое число радионуклидов, таких как уран или торий, однако содержание этих элементов в угле меньше их средней концентрации в земной коре.
Их концентрация возрастает в зольной пыли. Однако радиоактивность золы также очень мала, она примерно равна радиоактивности чёрного глинистого сланца и меньше, чем у фосфатных пород, но представляет известную опасность, так как некоторое количество зольной пыли остаётся в атмосфере и вдыхается человеком. При этом совокупный объём выбросов достаточно велик и составляет эквивалент 1000 тонн урана в России и 40000 тонн во всём мире.
Краткие и быстрые факты
8 . Помимо использования в качестве ядерного топлива обедненный уран также используется в бронебойных боеприпасах высокой плотности. Бронебойный снаряд — это вид боеприпасов, специально предназначенных для проникновения в бронированные стекла, автомобили, танки и даже военные корабли.
Теоретически, килограмм урана-235 может произвести ~ 80 тераджоулей энергии. Потребовалось бы более 3000 тонн угля для производства такого же количества энергии.
Пенетраторы высокой плотности из обедненного урана военного класса
7 . В 2017 году мировое производство урана составило 59 531 тонну , что несколько ниже уровня 2015 и 2016 годов. Казахстан является крупнейшим производителем урана в мире, за ним следуют Канада, Австралия, Нигер, Россия и Намибия. Соединенные Штаты в настоящее время занимают девятое место, на них приходится около 2% мирового годового производства урана.
6 . Австралия обладает крупнейшими в мире запасами урановой руды, около 29% (в 2015 году). Шахта Olympic Dam в Южной Австралии является крупнейшим известным месторождением урана. Еще один значительный запас урана находится в Бакуме, суб-префектуре в Центральноафриканской Республике (Центральная Африка). Запасы урана — это просто извлекаемый уран, независимо от его изотопа.
5 . После добычи урановые руды, как правило, измельчаются на обычные куски и затем подвергаются химическому выщелачиванию для извлечения урана. Полученный продукт представляет собой сухой порошковый материал, известный как U 3 O 8.
4 . Шахтеры урана более склонны к развитию рака легких и других долговременных проблем со здоровьем, чем средний человек. Хорошо документированное исследование, проведенное в период с 1969 по 1993 годы, показало, что добыча урана была крупнейшим фактором, приводящим к раку легких среди людей племени навахо (после того, как добыча урана была прекращена в народе Навахо).
3 . Проблемы со здоровьем, связанные с этим элементом, в основном связаны с его высокой токсичностью, а не радиоактивностью, поскольку уран слабо радиоактивен (альфа-частицы, испускаемые ураном, не могут проникнуть в кожу человека).
Однако прямое употребление этого вещества может привести к серьезным повреждениям многих органов, раку и длительным неврологическим расстройствам . Хотя потребление большого количества урана, безусловно, смертельно, почки могут справиться с низким уровнем воздействия урана.
2 . Плотность урана (19,1 г / см 3 ) примерно на 70% больше, чем у свинца, и немного ниже, чем у золота и вольфрама, хотя он имеет второй по величине вес среди встречающихся в природе элементов.
Ядерный взрыв происходит, когда полый урановый снаряд попал в целевой цилиндр
1 . Во время Второй мировой войны американские военные разработали два типа ядерных бомб. Первым был «Маленький мальчик», устройство на основе урана, которое было взорвано над городом Хиросима. Второе ядерное устройство было названо «Толстяк», ядерное оружие имплозивного типа с плутониевым ядром (его плутоний был получен из урана-235). «Толстяк» был сброшен на Нагасаки 9 августа 1945 года.
Смертельное излучение
Для начала разберёмся, какие вещества относятся к радиоактивным. Всем известно, что такое периодическая система химических элементов Менделеева. На сегодняшний день в неё входит около 120 веществ, каждое из которых содержит атомное ядро. Некоторые из них способны распадаться на материнское и дочернее. В ходе этого процесса происходит высвобождение опасного излучения.
Разные химические элементы характеризуются определённым периодом полураспада ядра. Разъяснение данного явления звучит так: «время, за которое количество выживших частиц снижается в два раза».
Процесс распада будет происходить до тех пор, пока не появится стабильное, то есть нерадиоактивное и безопасное ядро. При этом в окружающую среду будут выделяться частицы, несущие разную степень опасности. Встречаются следующие их разновидности:
- альфа: самые слабые, они не способны преодолеть расстояние более 5 см и могут быть остановлены обычным бумажным листком;
- бета: способны проникать под кожу человека на глубину в несколько сантиметров;
- гамма-лучи (или изомерный переход): в состоянии проникнуть ко внутренним органам;
- нейтронное: в природе не существует, является делом человеческих рук; спрятаться от такой разновидности излучения практически невозможно.
Радиоактивные вещества – это все элементы, которые расположены после свинца (а он находится под номером 81). Время их полураспада может составлять от нескольких десятков секунд до миллиардов лет. Чем меньше этот показатель, тем опасней элемент: так он может быстрее попасть в клетки растений, животных и человека.
От того, насколько велика была доза, зависит многое. Радиация может накапливаться много лет, постепенно выводя из строя один орган за другим, а может нанести один мощный удар, в результате которого живое существо погибнет в короткие сроки.
Природный реактор ядерного деления
В 1972 году Фрэнсис Перрин обнаружил более десятка древних естественных ядерных реакторов, расположенных в трех отдельных рудных месторождениях на руднике Окло в Габоне (страна на западном побережье Центральной Африки). Эти реакторы деления неактивны. Последующие исследования показали, что им почти 2 миллиарда лет, за века до того, как был построен первый искусственный ядерный реактор.
Вам может быть интересно, как это возможно? Ну, чтобы понять это, вы должны сначала знать, что уран-235, который сегодня составляет всего около 0,72% природного урана, может выдерживать цепную реакцию деления, в отличие от урана-238. Он также разлагается гораздо быстрее, чем уран-238. Это означает, что уран-235 истощил намного больше, чем уран-238 с момента рождения Земли.
Если мы спроецируем это назад (2 миллиарда лет назад), то в урановой руде будет около 3% -3,6% урана-235, которого будет достаточно для поддержания цепной реакции ядерного деления. Таким образом, теоретически жизнеспособно существование древнего природного ядерного реактора.
Воздействие на организм человека
Все радиоактивные металлы обладают способностью проникать сквозь кожу человека и накапливаться внутри организма. Они очень плохо выводятся с продуктами жизнедеятельности, вообще не выводятся с потом.
Со временем начинают поражать дыхательную, кровеносную, нервную системы, вызывая в них необратимые изменения. Воздействуют на клетки, заставляя их функционировать неправильно. В результате происходит образование злокачественных опухолей, возникают онкологические заболевания.
Поэтому каждый радиоактивный металл — большая опасность для человека, особенно если говорить о них в чистом виде. Нельзя трогать их незащищенными руками и находиться в помещении вместе с ними без специальных защитных приспособлений.
Почему внутреннее облучение гораздо опаснее внешнего?
Радиация проникает в наш организм двумя способами – от внешних источников и изнутри. Первый вид облучения менее опасен, так как частично нас защищают от него одежда, стены зданий, различные предметы.
Перед источниками радиоактивного загрязнения, проникшими в организм, мы совершенно беззащитны. Попадая внутрь с продуктами питания и водой, они беспрепятственно воздействуют на желудок, кишечный тракт, почки и другие жизненно важные органы.
При одинаковом количестве радиоактивных веществ облучение изнутри опаснее потому, что:
- Продолжительность воздействия значительно увеличивается, так как радионуклиды «бомбардируют» здоровые клетки постоянно.
- Концентрация радиоактивных веществ в отдельных органах достигает очень высоких значений из-за неравномерного распределения источников радиации в тканях.
- Воздействие наиболее опасного альфа-излучения ничем не ограничено, в то время как при внешнем обучении эти радиоактивные частицы частично задерживаются роговым слоем кожи.
- Доза радиации становится максимальной из-за предельно малого расстояния от радиоактивных веществ до органов и тканей.
- Отсутствуют возможности использовать способы защиты (удаление от источника, экранирование).
При внутреннем облучении радиацией через питание опасными становятся все виды ионизирующего излучения. Их разрушительное действие сохраняется до тех пор, пока радиоактивные вещества не распадутся или не покинут организм в результате физиологического обмена веществ.
Какие продукты больше подвержены радиоактивному загрязнению?
Самое большое количество радионуклидов накапливают:
- Овощи: капуста, кабачки, помидоры, огурцы, лук, чеснок, перец, морковь.
- Ягоды: смородина, крыжовник, клюква, черника.
- Фрукты: яблоки, вишня, груша (в основном загрязняются радиоактивными веществами через почву).
- Грибы: польские, рыжики, маслята обыкновенные, лисички, грузди, волнушки, подберезовики.
- Рыба: щука, карась, окунь, линь.
- Мясо: говядина, баранина, птица.
Как уменьшить вредное воздействие радиации через питание?
Молоко. Загрязненное радиацией молоко необходимо переработать с отделением водной фазы, в которой остаются радионуклиды цезия и стронция. В полученных таким образом сливках и жирном молоке количество радиоактивных веществ существенно снижается. При изготовлении сыров способом молочнокислого сбраживания удается уменьшить содержание радиоактивных веществ до 12 %. Сыворотку и пахту, полученные после переработки молочных продуктов, следует утилизировать. Концентрация радионуклидов в них настолько высока, что эти продукты нельзя скармливать даже животным.
Свежее мясо. При варке мяса 60 % радиоактивных веществ переходит в бульон, поэтому первую воду через 10 минут после закипания необходимо слить. Перед приготовлением мясо желательно замочить в подсоленной воде на полчаса.
Овощи. Уменьшить радиоактивное загрязнение всех овощей и фруктов помогает снятие кожуры, промывание и замачивание в воде с добавлением соли. Так, 4-часовое вымачивание в воде картофеля выводит из корнеплодов до 40 % радиоактивных веществ. Удалить от 30 % до 50 % радиоактивных веществ из моркови, свеклы и томатов помогает также тушение.
Грибы. Чтобы снизить содержание цезия-137 в грибах, их нужно очистить от остатков мха и почвы, снять кожицу со шляпок (у некоторых видов). Затем замочить на 2 часа, после чего отварить в течение 40-60 минут в подсоленной и подкисленной уксусом воде. Отвар за это время следует слить 3 раза. Эти меры дают возможность полакомиться даже теми грибами, первоначальный уровень загрязнения которых был высок.
Как помешать процессу накопления радионуклидов в организме?
Риск вредного воздействия радиации через питание снижается при употреблении в пищу:
- витаминно-минеральных комплексов (по рекомендации врача);
- продуктов с высоким содержанием калия – изюма, бананов, кураги;
- продуктов, богатых кальцием – сыров, творога, сырой моркови, капусты;
- цветных овощей и ягод – свеклы, клубники, черники;
- продуктов с высоким содержанием серных аминокислот – яичного белка, мяса, рыбы, бобовых, творога;
- пищевых волокон, которые содержатся в крупах, овощах, фруктах, отрубях.
Мощную защиту от вредного воздействия радиации обеспечивает микроэлемент селен. Он содержится в грибах вешенках, морепродуктах, кокосе, печени птицы, куриных яйцах, чесноке.
Чтобы вывести радионуклиды из организма, врачи рекомендуют также пить больше жидкостей. В некоторых случаях назначают прием отваров мочегонных трав курсами. Полезны и продукты с высоким содержанием пектина – яблоки, слива, свежие соки с мякотью, мармелад, фруктовые желе.
Нахождение в природе
Радий довольно редок. За прошедшее с момента его открытия время — более столетия — во всём мире удалось добыть всего только 1,5 кг чистого радия. Одна тонна урановой смолки, из которой супруги Кюри получили радий, содержит лишь около 0,1 г радия-226. Весь природный радий является радиогенным — возникает при распаде урана-238, урана-235 или тория-232; из четырёх найденных в природе наиболее распространённым и долгоживущим изотопом (период полураспада 1602 года) является радий-226, входящий в радиоактивный ряд урана-238. В равновесии отношение содержания урана-238 и радия-226 в руде равно отношению их периодов полураспада: (4,468⋅109 лет)/(1602 года)=2,789⋅106. Таким образом, на каждые три миллиона атомов урана в природе приходится лишь один атом радия; кларковое число радия (содержание в земной коре) составляет ~1 мкг/т.
Все природные изотопы радия сведены в таблицу:
Изотоп | Историческое название | Семейство | Период полураспада | Тип распада | Дочерний изотоп (историческое название) |
---|---|---|---|---|---|
Радий-223 | актиний Х (AcX) | ряд урана-235 | 11,435 дня | α | радон-219 (актинон, An) |
Радий-224 | торий Х (ThX) | ряд тория-232 | 3,66 дня | α | радон-220 (торон, Tn) |
Радий-226 | радий (Ra) | ряд урана-238 | 1602 года | α | радон-222 (радон, Rn) |
Радий-228 | мезоторий I (MsTh1) | ряд тория-232 | 5,75 года | β | актиний-228 (мезоторий II, MsTh2) |
Геохимия радия во многом определяется особенностями миграции и концентрации урана, а также химическими свойствами самого радия — активного щёлочноземельного металла. Среди процессов, способствующих концентрированию радия, следует указать в первую очередь на формирование на небольших глубинах геохимических барьеров, в которых концентрируется радий. Такими барьерами могут быть, например, сульфатные барьеры в зоне окисления. Поднимающиеся снизу хлоридные сероводородные радийсодержащие воды в зоне окисления становятся сульфатными, сульфат радия соосаждается с BaSO4 и CaSО4, где он становится практически нерастворимым постоянным источником радона. Из-за высокой миграционной способности урана и способности его к концентрированию формируются многие типы урановых рудообразований в гидротермах, углях, битумах, углистых сланцах, песчаниках, торфяниках, фосфоритах, бурых железняках, глинах с костными остатками рыб (литофациями). При сжигании углей зола и шлаки обогащаются 226Ra. Также содержание радия повышено в фосфатных породах.
В результате распада урана и тория и выщелачивания из вмещающих пород в нефти постоянно образуются радионуклиды радия. В статическом состоянии нефть находится в природных ловушках, обмена радием между нефтью и подпирающими её водами нет (кроме зоны контакта вода—нефть) и в результате имеется избыток радия в нефти. При разработке месторождения пластовые и закачиваемые воды интенсивно поступают в нефтяные пласты, поверхность раздела вода—нефть резко увеличивается, и в результате радий уходит в поток фильтрующихся вод. При повышенном содержании сульфат-ионов растворенные в воде радий и барий осаждаются в виде радиобарита Ва(Ra)SО4, который выпадает на поверхности труб, арматуры, резервуаров. Типичная объёмная активность поступающей на поверхность водонефтяной смеси по 226Rа и 228Rа может быть порядка 10 Бк/л (соответствует жидким радиоактивным отходам).
Основная масса радия находится в рассеянном состоянии в горных породах. Радий — химический аналог щелочных и щёлочноземельных породообразующих элементов, из которых состоят полевые шпаты, составляющие половину массы земной коры. Калиевые полевые шпаты — главные породообразующие минералы кислых магматических пород — гранитов, сиенитов, гранодиоритов и др. Известно, что граниты обладают природной радиоактивностью несколько выше фоновой из-за содержащегося в них урана. Хотя кларк урана не превышает 3 г/т, но в гранитах его содержание составляет уже 25 г/т. Но если гораздо более распространённый химический аналог радия барий входит в состав довольно редких калий-бариевых полевых шпатов (гиалофанов), а «чистый» бариевый полевой шпат, минерал цельзиан BaAl2Si2O8 очень редок, то накопления радия с образованием радиевых полевых шпатов и минералов вообще не происходит из-за короткого периода полураспада радия. Радий распадается на радон, уносящийся по порам и микротрещинкам и вымывающийся с грунтовыми водами. В природе иногда встречаются молодые радиевые минералы, не содержащие уран, например, радиобарит и радиокальцит, при кристаллизации которых из растворов, обогащённых радием (в непосредственной близости от легкорастворимых вторичных урановых минералов), радий сокристаллизуется с барием и кальцием благодаря изоморфизму.
Радиоактивный металл
Радиоактивный металл, в природе не встречается.
Радиоактивный металл; в природе не встречается. Представляет лишь чисто научный интерес.
Радиоактивные металлы ( природные — Fr, Ra, Po, Ac, Th, Pa, U и искусственно получаемые в атомных реакторах — Pu, Np и др.) приобрели за последние годы важнейшее значение в связи с использованием атомной энергии. Большие исследования ведутся также по изучению свойств и изысканию областей применения заурановых элементов. Радиоактивность рассматриваемых элементов создает свою специфику и затруднения в технологии их извлечения и разделения.
Отложение радиоактивных металлов в ко — лит.
Введение радиоактивного металла в сплав неприемлемо технологически. Активация радиоактивными вставками неприемлема как с точки зрения технологии выполнения ( особенно для цепей малого шага), так и с точки зрения соответствия износа вставки износу поверхности трения детали цепи. Активация проб масла, содержащего частицы износа за определенные промежутки времени, не представляет преимуществ по сравнению с активацией самой цепи в нейтронном потоке ( общая активность цепи невелика), но труднее с организационной стороны.
Рза получают радиоактивные металлы. Мишень после облучения растворяют в воде, окисляют серу и фосфор щелочным раствором брома или перекисью водорода до S35O и P32OJ; отделение их друг от друга и от радиоактивного металла проводят, как описано выше. Отделить S35O можно на ионообменной колонке или обработкой мишени концентрированной соляной кислотой, в которой хлорид натрия и калия не растворяется, а радиоактивная сера переходит в раствор.
При тушении радиоактивных металлов должны соблюдаться требования безопасности при работе с радиоактивными веществами.
Схема превращения урана-238 при захвате нейтрона. |
Плутоний является радиоактивным металлом с периодом полураспада 24 тыс. лет, излучающим а-частицы. Плутоний способен, как и изо — ton U235, к ядерному делению нейтронами, а поэтому может быть использован в качестве ядерного взрывчатого вещества.
Атомный реактор на замедленных нейтронах. 1 — графитовая кладка, 2 — урановые стержни, 3 — регулирующий кадмиевый стержень, 4 — бетонная защита, под которой виден слой графита, отражающего нейтроны внутрь реактора. Трубы служат для подвода охлаждающей жидкости.| Схема превращений урана-238 при захвате нейтрона. |
Плутоний является радиоактивным металлом с периодом полураспада 24 360 лет, излучающим а-частицы.
В рудном сырье естественные радиоактивные металлы встречаются совместно. Часто им сопутствуют редкоземельные элементы.
Естественные и некоторые искусственные радиоактивные металлы играют важную роль в производстве атомной энергии.
При высокотемпературной дистилляции сильно радиоактивных металлов встречаются большие технические трудности. Производственные процессы высокотемпературной дистилляции, например магния, существуют, но эти процессы периодические и приспособлены для ручной работы. Чтобы эти процессы сделать дистанционными, требуется много изобретательности. Здесь же встречаются большие трудности химического и физико-химического характера.
При работе с солями радиоактивных металлов комплексообразующими веществами, особенно ЭДТА, пользуются как дезактиваторами.
Классификация РАО
Законодательством РФ определена чёткая классификация отходов, причисленных к разряду радиоактивных. Они могут классифицироваться по различным признакам.
По агрегатному состоянию:
- Твердые. К ним относится посуда, используемая в исследовательских и медицинских лабораториях.
- Жидкие получают путем переработки использованного топлива. Такие элементы содержат высокую степень радиации.
- Газообразные. Они исходят от вентиляционной системы на промышленных и иных заводах.
По составу излучения:
- Альфа. Оно образовывается зачастую при распаде сложных ядер атомов (радия, урана или тория).
- Бета. Получаются в результате превращение одного элемента в другой. При этом изменяются свойства протонов и нейтронов.
- Гамма. Представляет собой энергетическое излучение в виде фотонов. Такое излучение часто называют электромагнитным.
- С нейронными частицами. Такое излучение появляется в результате взрыва ректоров. Отходы АЭС часто относят к веществам с нейронным излучением.
По времени жизни есть РАО:
- короткоживущие (менее 1 года);
- среднеживущие (от 1 года до 100 лет);
- долгоживущие (более 100 лет).
По активности или классу опасности:
- низкоактивные (менее 0,1 Ки на квадратный метр);
- среднеактивные (от 0,1 до 1 000 Ки на квадратный метр);
- высокоактивные (более 1 000 Ки на квадратный метр).
Виды радиоактивного излучения
Радиоактивное излучение бывает нескольких типов, о которых сейчас и пойдет речь. Уже упоминалось альфа- и бета-излучение, но это не весь список.
Альфа-излучение — это самое слабое излучение, которое представляет опасность в том случае, если частицы попадают непосредственно в тело человека. Такое излучение реализуется тяжелыми частицами, и именно поэтому легко останавливается даже листом бумаги. По этой же причини альфа-лучи не пролетают больше 5 см.
Бета-излучение более сильное, чем предыдущее. Это излучение электронами, которые намного легче альфа-частиц, поэтому могут проникать на несколько сантиметров в кожу человека.
Гамма-излучение реализуется фотонами, которые достаточно легко проникают еще дальше к внутренним органам человека.
Самое мощное по проникновению излучение — это нейтронное. От него спрятаться достаточно сложно, но в природе его, по сути, и не существует, разве что в непосредственной близости к ядерным реакторам.
Радий в природе и его свойства.
Несмотря на сравнительно малое время жизни по сравнению с возрастом Земли (около пяти миллиардов лет), некоторые изотопы радия, хотя и в очень малых количествах, встречаются в природе. Происходит это благодаря существованию в природе трех радиоактивных рядов, в которых изотопы радия непрерывно образуются при распаде долгоживущих (так называемых материнских) радионуклидов: урана-238 (из него получается 226Ra), урана-235 (он дает 223Ra, t1/2 = 11,4 суток) и тория-232 (дает 228Ra и 224Ra, t1/2 = 3,7 суток). Очевидно, что чем меньше период полураспада данного радионуклида, тем меньше его содержание в минералах, даже самый долгоживущий, 226Ra, содержится в земной коре в количестве всего одной десятимиллиардной доли процента, обычно в тех же породах, в которых содержится уран.
Чистый радий – блестящий серебристо-белый металл, быстро тускнеющий на воздухе из-за образования на его поверхности оксида и нитрида. С водой реагирует более энергично, чем барий, выделяя водород. Плавится радий при 969° С, кипит при 1507° С, плотность – около 6 г/см3. Любые физические и химические свойства радия изучать трудно из-за его очень высокой радиоактивности. Радий непрерывно выделяет теплоту, и если нет условий для теплоотвода, металл быстро нагревается и может даже расплавиться. Продукт распада радия – радиоактивный газ радон. Радий вместе с продуктами своего распада излучает все три вида радиации – a-, b- и g-лучи. Из-за высокой радиоактивности радий и его соединения светятся в темноте, его бесцветные соли быстро желтеют, а затем приобретают коричневую, вплоть до черной, окраску; их водные растворы разлагают воду, выделяя из нее водород и кислород.
Если не считать сильной радиоактивности, химические свойства радия и его соединений мало отличаются от аналогичных свойств бария. Как и у бария, легко растворимы хлорид, бромид, иодид, нитрат радия, а фторид, карбонат и сульфат почти нерастворимы. Гидроксид Ra(OH)2 – сильная щелочь.