1. Химическая энциклопедия

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: тритий Т1/2 12,33 года; макс. энергия излучения 18,61 кэВ, средняя — 5,54 кэВ. Уд. активность T. 3,59∙105 ГБк/г. При взаимод.тритий. Рис. 2-частиц T. с веществом возникает тормозное фотонное излучение, которое используют для количеств. определения T. в разл. средах.

Молекула T. двухатомна, мол. м. 6,03210; основная частота колебаний атомов 2548,36 см−1; константа диссоциации тритий. Рис. 3 (293,15 К), где p — давление. С др. изотопами водорода T. образует молекулы прототри-тия HT с мол. м. 4,02395 и дейтеротрития DT с мол. м. 5,03015. Молекулярный T. может находиться в орто- и пара-состояниях (соотв. о-Т2 и п-Т2). При обычных условиях газообразный T2 представляет собой смесь 75% орто- и 25% пара-модификаций (нормальный Т., н-T2). Равновесный T. (р-Т2), имеющий равновесный орто-пара-состав при данной температуре, содержит п-T2, (%): 97,243 (10 К), 66,453 (20 К), 43,493 (30 К), 33,35 (40 К), 28,789 (50 К), 25,075 (100 К). Энтальпия орто-пара-превращения н-T2 в р-Т2 составляет −195,94 при 20 К и −11,51 Дж/моль при 50 К.

T. образуется в верх. слоях атмосферы в результате взаимод. космич. излучения гл. обр. с ядрами N и O, напр.: тритий. Рис. 4. Образующиеся таким образом атомы T. в результате реакций радиац. окисления и изотопного обмена переходят в молекулы воды, затем T. в составе дождевой воды выпадает на поверхность Земли. По совр. оценкам, равновесная активность космогенного T. во внеш. среде (гидросфере и атмосфере) составляет (1,11–1,30)∙109 ГБк (3,0–3,5 кг). Считают, что ок. 90% природного T. содержится в гидросфере (гл. обр. в виде НТО), 10% в стратосфере (НТО) и 0,1% и тропосфере (из них 50% в виде HT).

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: тритий. Рис. 5 (гПа) = 6,158 +78,925/T+2∙10−4(T-25)2.

Табл. 1. — СВОЙСТВА HT, DT и н-Т2

таблица в процессе добавления

Давление пара HT м. б. вычислено по формуле: тритий. Рис. 6 аналогично принято, что тритий. Рис. 7 Коэф. диффузии HT в жидком H2 м. б. вычислен по уравнению D = 3,05∙10−4exp(-36/T). Идеальный коэф. разделения изотопов водорода при равновесии жидкость-партритий. Рис. 8(см. табл. 2). Эксперим. коэф. разделения смесей D2-DT и D2-T2 на 5–6% нижетритий. Рис. 9 Реакции изотопного обмена водорода тритий. Рис. 10 итритий. Рис. 11 (константы равновесия при 298,15 К равны соотв. 2,57 и 3,82) протекают вследствие выделения энергии при радиоактивном распаде Т., скорость их зависит от концентрации Т., а также от присутствия катализаторов. T. окисляется O2 при обычной температуре и без катализаторов вследствиетритий. Рис. 12-распада.

Табл. 2 — ЗНАЧЕНИЯ тритий. Рис. 13

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: тритий. Рис. 14 = −103,87/Т+ 46480/Т2.

Давление пара НТОтритий. Рис. 15 Коэф. разделения жидкость — пар (относит, летучесть α) растворов DTO в D2O в интервале 313,15–373,15 К: тритий. Рис. 16=8,026/7+0,0198. Коэф. диффузии (м2/с) при 298,15 К: НТО в H2O 2,236∙10−9, DTO в D2O 1,849∙10−9, DTO в НТО 2,029∙10−9.

Константы равновесия К изотопного обмена H2O+тритий. Рис. 17 и D2O +тритий. Рис. 18 при 300 К соотв. равны 3,699 и 3,972. Образование НТО может происходить при изотопном обмене тритий. Рис. 19, К = 6.31 (300 К).

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: тритий. Рис. 20. Продукт естеств. распада Т. — 3Не — также вступает в ядерную реакцию, превращаясь в T. и протий: тритий. Рис. 21. Получение T. включает подготовку материала к облучению, проведение облучения и накопление T. в материале, выделение, очистку и концентрирование, при этом используют методы термодиффузии и низкотемпературной ректификации. T. может быть также получен выделением и концентрированием при изотопной очистке тяжелой воды — замедлителя ядерных реакторов. Этим путем на установке в Гренобле (Франция) получают 8,88∙106 ГБк в год 98%-ного T. Установка TRF (Tritium Removal Facility) в Канаде, рассчитанная на переработку 350 кг/ч D2O тяжеловодных реакторов, по аналогичной технологии позволяет получать ок. 109 ГБк в год T. чистотой не менее 99%. Хранить T. можно в виде тритидов.

Применение. Т. — компонент топлива для термоядерного синтеза: тритий. Рис. 22 МэВ: радиоактивный изотопный индикатор в химии, биологии, медицине, геофизике, гидрогеологии и др. В виде тритиевых мишеней (тритиды U, Ti, Zr, интерметаллиды) используется в генераторах нейтронов, детекторах для газо-жидкостной хроматографии, в качестве радиоактивных источников излучения для флюорографии, в толщиномерах и т. д. T. применяют при изготовлении световых указателей и сигналов (активированный ZnS излучает зеленоватое свечение в присутствии Т.).

Техника безопасности и контроль. Макс. пробегтритий. Рис. 23-частиц T. в воздухе 5,8 мм при 20 °C, в биол. ткани 6,5 мкм. Поэтому тритий. Рис. 24 — частицы T. полностью поглощаются роговыми слоями кожи и внеш. облучение организма T. и его соед. не представляет опасности. T. опасен при попадании в организм через кожу, легкие или при приеме пищи и воды. Период полувыведения T. при поглощении в виде газа 3,3 мин, а в виде воды 10–12 сут. Независимо от путей поступления в организм через 2–3 ч наблюдается равномерное распределение НТО в жидкой фазе организма (кровь, моча, выдыхаемые пары воды). Для газообразного T. и НТО (T2O) категория радиац. опасности Г, минимально значимая активность 3,7∙106 Бк. Допустимые концентрации T. в воздухе рабочей зоны ДKА и в атм. воздухе или воде ДKБ, предельно допустимое поступление через органы дыхания ПДП, предел годового поступления в организм ПГП приведены в табл. 3.

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

Источник: Химическая энциклопедия на Gufo.me

Значения в других словарях

  1. Тритий — (лат. Tritium) Т (или 3H), радиоактивный изотоп водорода с массовым числом 3 (отсюда название: от греч. trítos — третий). Открыт в 1934 английским учёными Э. Резерфордом, М. Л. Олифантом и П. Хартеком. Ядро Т. состоит из одного протона и двух нейтронов. Большая советская энциклопедия
  2. тритий — -я, м. Тяжелый радиоактивный изотоп водорода, ядро которого состоит из протона и двух нейтронов (используется в атомной энергетике и для осуществления термоядерных реакций). [От греч. τρίτος — третий] Малый академический словарь
  3. тритий — (Н3) – сверхтяжелый радиоактивный изотоп водорода с массовым числом 3. Широко используется в качестве радиоактивной метки в биол. исследованиях. Микробиология. Словарь терминов
  4. тритий — орф. тритий, -я (физ.) Орфографический словарь Лопатина
  5. ТРИТИЙ — ТРИТИЙ (символ Т), радиоактивный изотоп водорода, ядро которого состоит из одного протона и двух нейтронов. В природе на 1017 атомов водорода приходится только один атом трития. Соединения трития используются как изотопный индикатор при радиоактивном слежении. Свойства: период полураспада 12,3 лет. Научно-технический словарь
  6. Тритий — (Tritium; Т, 3Н) бета-радиоактивный изотоп водорода, ядро которого состоит из одного протона и двух нейтронов; используется, например, в радиоизотопной диагностике. Медицинская энциклопедия
  7. тритий — ТРИТИЙ -я; м. [от греч. tritos — третий] Тяжёлый радиоактивный изотоп водорода, ядро которого состоит из протона и двух нейтронов (используется в атомной энергетике и для осуществления термоядерных реакций). Толковый словарь Кузнецова
  8. ТРИТИЙ — ТРИТИЙ (лат. Tritium, от греч. tritos — третий) — Т, 3Н, сверхтяжелый радиоактивный изотоп водорода с массовым числом 3. Ядро атома состоит из протона и 2 нейтронов; период полураспада 12,35 года. Открыт английскими учеными Э. Резерфордом, М. Большой энциклопедический словарь
  9. тритий — тритий м. Тяжелый радиоактивный изотоп водорода, ядро которого состоит из протона и двух нейтронов. Толковый словарь Ефремовой