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

В природе тритий образуется в верхних слоях атмосферы при соударении частиц космического излучения с ядрами атомов, например, азота . В процессе распада тритий превращается в ³ He 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 . 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:

${\displaystyle {}\mathrm {{}_{3}^{6}Li} +\mathrm {n} \rightarrow \mathrm {{}_{1}^{3}H} +\mathrm {{}_{2}^{4}He} }$ .

Радиационная опасность трития

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

${\displaystyle {}\mathrm {{}_{1}^{3}H} \rightarrow \mathrm {{}_{2}^{3}He^{1+}} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e}}$ .

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 .

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 .

Производство и потребность

По данным отчета (англ.) ( 1996 года, в США с 1955 года было произведено около 225 кг трития . В конце XX — начале XXI века наработка ведется на 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 .

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» ) .

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

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

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 . 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 .

По словам Яна Беранека, политика и активиста из организации « Гринпис » и чешской партии зелёных , в 2010 году производство одного килограмма трития обходилось в 30 млн долларов .

Применение

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, автономные датчики, медицинские имплантаты . При цене порядка 1000 долларов срок службы генератора составляет около 20 лет .

Тритий используется в источниках подсветки в военных и гражданских приборах.

Также используется для создания начальной ионизации в ксеноновых дуговых лампах , некоторых неоновых лампах , рассчитаных на низкое напряжение работы, разрядниках . Он добавляется в рабочую смесь газов газоразрядного прибора в небольших активностях (до 0,1 мкКи).

См. также

• Протий
• Дейтерий
• Тяжёлая вода
• Тритиевая вода

Примечания

Ссылки