Стро́нций-90 ( лат. strontium-90 ) — радиоактивный нуклид химического элемента стронция с атомным номером 38 и массовым числом 90. Образуется преимущественно при делении ядер в ядерных реакторах и ядерном оружии .

В окружающую среду ⁹⁰ Sr попадает преимущественно при ядерных взрывах и выбросах с АЭС .

Стронций является аналогом кальция и способен прочно откладываться в костях . Длительное радиационное воздействие ⁹⁰ Sr и продуктов его распада поражает костную ткань и костный мозг ( миелотоксичность ), что приводит к развитию хронической лучевой болезни , опухолей кроветворной ткани и костей (радиогенная остеосаркома). У беременных женщин накопленный в костях изотоп оказывает радиоактивное воздействие и на плод . С учётом этого и того, что стронций-90 обладает относительно длительным периодом полураспада, в основном используется как маркёрный при определении границ и уровней антропогенного радиоактивного загрязнения . При этом общий уровень ионизирующего излучения (включая γ- и α- ) и суммарное содержания всех загрязняющих радионуклидов , в том числе короткоживущих, на данной территории может быть выше выявляемого стронция-90 или β-излучения .

Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 5,1 ТБк .

Образование и распад

Стронций-90 является дочерним продуктом β ⁻ -распада нуклида (период полураспада составляет 158(5) c) и его изомеров c:

${\displaystyle \mathrm {^{90}_{37}Rb} \rightarrow \mathrm {^{90}_{38}Sr} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e}.}$

В свою очередь, ⁹⁰ Sr претерпевает β ⁻ -распад, переходя в радиоактивный иттрий ⁹⁰ Y (вероятность 100 % , энергия распада 545,9(14) кэВ ):

${\displaystyle \mathrm {^{90}_{38}Sr} \rightarrow \mathrm {^{90}_{39}Y} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e}.}$

Нуклид ⁹⁰ Y также радиоактивен, имеет период полураспада в 64 часа и в процессе β ⁻ -распада с энергией 2,28 МэВ превращается в стабильный ⁹⁰ Zr .

Биологическое действие

Стронций является химическим аналогом кальция, поэтому он наиболее эффективно откладывается в костной ткани (в частности присутствие стронция-90 в детских зубах вследствие атмосферных ядерных испытаний было подтверждено исследованием канадского физика Урсулы Франклин , что стало одним из факторов принятия международного моратория на такие испытания ). В мягких тканях задерживается менее 1 %. За счёт отложения в костной ткани, он облучает костную ткань и красный костный мозг . Так как у красного костного мозга взвешивающий коэффициент в 12 раз больше, чем у костной ткани, то именно он является критическим органом при попадании стронция-90 в организм, что увеличивает риск заболеть лейкемией . А поступление большого количества изотопа может вызвать лучевую болезнь . Эти же факты подтверждены в клинике развития хронической лучевой болезни у населения, проживавшего в долине реки Течи и в зоне ВУРС .

Стронций-90 накапливается из загрязнённой им почвы растениями, далее по пищевой цепочке и происходит основное попадание в организм человека , так и других позвоночных животных, где накапливается откладываясь в костях.

Радиоактивное воздействие на биологические организмы радиоактивного изотопа стронция-90 не следует путать с относительно безопасным стабильным изотопом стронция . При этом они не отличаются в способах поступления в организм и в участии в биологических обменных процессах в качестве химического элемента.

Получение

Изотоп ⁹⁰ Sr получают из радиоактивных продуктов распада ²³⁵ U в ядерных реакторах (выход достигает 3,5 % от продуктов деления) .

Применение

⁹⁰ Sr применяется в производстве радиоизотопных источников энергии в виде титаната стронция (плотность 5,1 г/см³, энерговыделение около 5,7 Вт/см³).

Одно из широких применений ⁹⁰ Sr — контрольные источники дозиметрических приборов, в том числе военного назначения и Гражданской обороны. Наиболее распространенный — типа «Б-8» исполнен как металлическая подложка, содержащая в углублении каплю эпоксидной смолы, содержащей соединение ⁹⁰ Sr. Для обеспечения защиты от образования радиоактивной пыли через эрозию, препарат закрыт тонким слоем фольги. Фактически такие источники ионизирующего излучения являются комплексом ⁹⁰ Sr — ⁹⁰ Y, поскольку иттрий непрерывно образуется при распаде стронция. ⁹⁰ Sr — ⁹⁰ Y является практически чистым бета-источником. В отличие от гамма-радиоактивных препаратов, бета-препараты легко экранировать относительно тонким (порядка 1 мм) слоем стали, что обусловило выбор бета-препарата для проверочных целей — т. н. контрольный источник (КИ), начиная со второго поколения дозиметрической аппаратуры, активно применялся для военных нужд (КИ Б-8: ДП-5 и ИМД-5; КИ «Напёрсток»: ДП-12), гражданской обороны СССР (КИ Б-8: ДП-5 (все модификации, кроме ДП-5В и ДП-5ВБ), ДП-63(А) и ДП-64) и профессиональной деятельности (КИ от РМГЗ-01, КИ от ДП-2).

Примечания

Литература

1. Измеритель мощности дозы (рентгенметр) ДП-5Б. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ЕЯ2.807.023 ТО
2. Рентгенметр «ДП-2». Описание и инструкция. Технический формуляр. 1964 г.
3. Гражданская оборона. Издание 8. М.: « Просвещение », 1975.