тритий
ТРИТИЙ (от греч. tritos — третий) T, или 31H
радиоактивный тяжелый изотоп водорода с мас. ч. 3. Ядро атома Т. — тритон с массой 3,016050 состоит из одного протона и двух нейтронов, энергия связи 8,1–8,4 МэВ. При β-распаде T. образуется легкий изотоп гелия:
Молекула T. двухатомна, мол. м. 6,03210; основная частота колебаний атомов 2548,36 см−1; константа диссоциации
T. образуется в верх. слоях атмосферы в результате взаимод. космич. излучения гл. обр. с ядрами N и O, напр.:
Большое количество T. образуется при ядерных и, гл. обр., термоядерных взрывах. Взрыв водородной бомбы с тротиловым эквивалентом 1 MT приводит к выделению (2,6–7,4)∙108 ГБк трития. С начала испытания термоядерною оружия (1954) содержание T. в дождевой воде возросло с 0,5–5,0 до 500 T.E.: T.E. — тритиевая единица, равная отношению числа атомов Т/Н = 10−18, или 0,12 Бк на 1 л воды. При подземных ядерных взрывах T. также превращ. в оксид и частично выходит на пов-cть. По оценкам (1970), общее содержание T. в биосфере: в мировом океане 250 кг, в континентальных водах 45 кг, в воздухе 3 кг.
Свойства. Некоторые свойства T. приведены в табл. 1. Уравнение температурной зависимости давления насыщ. пара жидкого н-Т2 в интервале 25–40 К:
Табл. 1. — СВОЙСТВА HT, DT и н-Т2
таблица в процессе добавления
Давление пара HT м. б. вычислено по формуле:
Табл. 2 — ЗНАЧЕНИЯ
таблица в процессе добавления
Оксиды трития T2O (мол. м. 22,03150), прототрития НТО (20,02335) и дейтеротрития DTO (21,02955) имеют уд. активность соотв. 98050, 53650 и 51430 ГБк/г. Для T2O т. кип. 274,70 К, температура тройной точки 277,64 К; плотн. 1,21459 г/см3 (293,15 К), макс. плотн. 1,21502 (286,55 К); отношение значений давления паров H2O и T2O в интервале 264–387 К:
Давление пара НТО
Константы равновесия К изотопного обмена H2O+
В результате радиоактивного распада T. в его соед. имеют место радиац. эффекты. Вода, содержащая Т., подвергается радиолизу с образованием H2 и H2O2. Вода, содержащая 100% Т., разлагается на 50% через 5,24 сут. Рекомендуемая Международной комиссией радиологич. защиты условная граница допустимого содержания T. в воде (при котором практически не наблюдается ее саморазложение) 3,7∙103 ГБк/л.
Тритиды подобны гидридам (незначит. отличия проявляются в таких свойствах, как плотность и параметры кристаллич.решетки): получают их теми же методами, что и гидриды. Наиб. важны LiT (Li2DT), TiT2, ZrT2, UT3. Обьем (см3) T2, связываемого 1 г металла: Li 1,6∙103, Ti 4,7∙102, Zr2,5∙102, U 1,4∙102. В любом водородсодержащем соед. замещение одного атома H на атом T приводит к образованию соед. с уд. активностью 107,7∙104 ГБк/моль.
Получение. В пром. масштабе T. получают в ядерном реакторе, облучая Li, чаще всею обогащенный изотопом 6Li, нейтронами:
Применение. Т. — компонент топлива для термоядерного синтеза:
Техника безопасности и контроль. Макс. пробег
В ядерных реакторах, работающих на тепловых нейтронах, в результате побочных процессов образуется Т., который может попадать в окружающую среду с газообразными или жидкими отходами, как непосредственно на АЭС, так и при дальнейшей переработке облученного ядерного топлива. Количеств. оценка поступления T. в окружающую среду с газообразными и жидкими отходами АЭС, ГБк/МВт(электрич.)*год: реакторы ВВЭР (водно-водяной энергетич. реактор) — в атмосферу 7,4–33, в гидросферу 33; реакторы РБМК (реактор большой мощности канальный) — соотв. 22 и 1,5. Существенно более высокие выбросы T. наблюдаются на АЭС с тяжеловодными реакторами. Осн. источник поступления T. в окружающую среду в ядерной технологии — заводы по переработке ядерного топлива. Так, напр., завод по переработке ядерного топлива с производительностью 1500 т UO2 в год м. б. источником T. — (1,11–2,96)∙1016 Бк в год.
Табл. 3 — ЗНАЧЕНИЯ ДОПУСТИМЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ТРИТИЯ
таблица в процессе добавления
Эксплуатация термоядерных энергетич. установок будущего приведет к дальнейшему росту выбросов Т., т. к. ТЯЭС (термоядерная энергетич. станция) по оценкам будет выделять T. в 104–106 раз больше, чем АЭС эквивалентной мощности. Задачи улавливания T. и очистки сбросов до санитарных норм, выделения и концентрирования T. с целью его локализации (захоронения) или использования м. б. решены при помощи методов разделения изотопов водорода: ректификацией воды под вакуумом, хим. изотопным обменом (очистка и начальное концентрирование), низкотемпературной ректификацией жидкого водорода, сорбционным разделением на твердых сорбентах. Содержание T. в разл. средах определяют измерением его активности чаще всего ионизационными и сцинтилляционными методами (табл. 4). При недостаточной чувствительности измерит, аппаратуры применяют методы предварит. концентрирования (термодиффузия, ректификация, электролиз).
Табл. 4 — ХАРАКТЕРИСТИКА НАИБОЛЕЕ УПОТРЕБЛЯЕМЫХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРИТИЯ
таблица в процессе добавления
Для контроля за содержанием T. в воздухе используют ионизац. камеры [диапазон измеряемых концентраций 3,7∙(10∙1013) Бк/л], пропорциональные (1,85–3,7∙106 Бк/л) и сцинтилляц. счетчики [3,7∙(10-1O7) Бк/л], для периодич. контроля — фотопленки. T. открыли в 1934 Э. Резерфорд, M. Олифант и П. Хартек.
Лит.: Ленский Л. А., Физика и химия трития, М., 1981; Беловодский Л.Ф., Гаевой В. К., Гришмановский В. И., Тритий, М., 1985; Андреев Б. M., Зельвенский Я.Д., Катальников С.Г., Тяжелые изотопы водорода в ядерной технике, М., 1987; Вредные химические вещества. Радиоактивные вещества. Справочник, под ред. Л. А. Ильина, В. А. Филова, Л., 1990, с. 50–57.
Я. Д. Зельвенский
Химическая энциклопедия