Криптон-85 ( ⁸⁵ Kr ) — радиоизотоп криптона , радиоактивный благородный газ .

Нахождение и получение

Этот изотоп криптона в природе существует в незначительных количествах: он образуется при взаимодействии частиц космических лучей с ядрами стабильного криптона-84. Намного больше криптона-85 образуется в искусственных ядерных реакциях: в основном из урана-235 в ядерных реакторах. Ядро урана-235 при спонтанном или вынужденном делении обычно расщепляется на два тяжёлых фрагмента (с массовыми числами от 90 до 140) и 2-3 нейтрона . При распаде 1000 ядер урана-235 выделяется около трёх атомов криптона-85. ; это — около 20 % от всех образовавшихся при делении урана ядер ⁸⁵ Kr. Остальные ядра оказываются в короткоживущем возбуждённом состоянии, из которого не переходят в долгоживущий изомер криптона, а сразу распадаются в рубидий-85.

Ядерные свойства

Ядро атома криптона-85 испытывает спонтанный электронный β-распад :

${\displaystyle {}_{36}^{85}{\textrm {Kr}}\rightarrow {}_{37}^{85}{\textrm {Rb}}~~+~~{\textrm {e}}^{-}~~+~~{\bar {\nu }}_{e}.}$

В процессе этого распада образуется нерадиоактивный (стабильный) рубидий -85.

Период полураспада составляет 10,756 лет, энергия распада 687 кэВ . В 99,57 % распадов ядра криптона-85 выделившаяся энергия передаётся образовавшимся бета-частице (максимально 687 кэВ , в среднем 251 кэВ), ядру рубидия-85 и нейтрино, а гамма-излучение не образуется. В }0,43 % распадов излучается гамма-квант с энергией 514 кэВ и бета-частица с энергией до 173 кэВ . Возможны и другие каналы спонтанного распада с излучением гамма-квантов меньших энергий, но их вероятность крайне мала .

Криптон-85 в окружающей среде

Около 5 МКи криптона-85 было выброшено в атмосферу Земли с 1945 по 1962 год при ядерных испытаниях . При аварии на Три-Майл-Айленд в 1979 году к ним добавилось ещё 50 кКи , а при аварии на ЧАЭС в 1986-м — 5 МКи По данным «Human Health Fact Sheet» , средняя удельная активность криптона-85 в воздухе достигла пика примерно в 1970 году; тогда она составляла около 10 пКи/м ³ (0,4 Бк/м ³ ), а затем стала плавно снижаться, так как при относительно коротком (около 11 лет) периоде полураспада этого радиоизотопа он достаточно быстро превращается в стабильный рубидий-85 , а поступление нового криптона-85 значительно сократилось по причине запрещения ядерных испытаний в атмосфере и сокращения производства плутония .

При получении плутония и разделении его изотопов образуется значительное количество криптона-85. Поэтому внезапное локальное повышение концентрации этого радиоизотопа в воздухе является признаком возможного нелегального производства плутония.

Большая АЭС производит за год около 300 кКи криптона-85. Большая его часть остаётся в составе отработавшего ядерного топлива и попадает в атмосферу уже потом, в процессе его переработки . Но возможно и улавливание этого радиоактивного инертного газа для хранения и использования.

По радиотоксичности, 440 Бк криптона-85 равнозначны 1 Бк радона-222 (без учёта радиоактивности цепочки продуктов распада радона) .

Применение

Криптон-85 применяется в мощных газоразрядных лампах , используемых в кинопроекторах : ионизирующее излучение облегчает зажигание электрического разряда . Также встречается в неоновых лампах и в неоновых лампах стартеров для люминесцентных ламп, однако активность на один такой стартер неопасна - обычно не более 1 КБк . Криптон-85 дёшев и в случае сохранности герметичности газоразрядных приборов абсолютно радиационно-безопасен, поэтому в своё время широко применялся в этой области.

В герметичных разрядниках систем зажигания некоторых старых моделей реактивных и турбореактивных двигателей содержится незначительное количество криптона-85, который помогает поддерживать постоянный уровень ионизации.

Ещё одно применение радиоактивного криптона — в газоразрядных стабилизаторах напряжения с холодным катодом, в частности, типа 5651 .

Криптон-85 используется для технической диагностики авиационных деталей: он помогает обнаруживать микроскопические дефекты. Этот газ хорошо проникает в малые трещины, остаётся там, и затем может быть обнаружен методами авторадиографии . Такой метод обнаружения дефектов получил название «визуализация проникшего криптона» ( англ. krypton gas penetrant imaging). Он позволяет обнаружить более мелкие трещинки, чем другие применяемые для того же методы — ( англ. ) и ( англ. ).

Примечания