Датчик дыма с кусочком радиации. Датчик дыма с кусочком радиации Основные радионуклиды в аварийном выбросе

Дементий Башкиров

Америций-241 – самый мощный компонент грязного оружия массового поражения, выводящий территории из строя на несколько тысячелетий.

Активность америция-241 в ОЯТ тепловых реакторов

Средняя доля пары плутоний-америций-241 в ОЯТ тепловых реакторов более 15% (до 23% при высоких выгораниях в SNF PWR). Из 4700 тонн гражданского плутония это составляет 700 тонн. Через 70 лет после остановки реактора, 98% плутония-241 (14,4 года) превращается в америций-241 (432 года). Удельная альфа активность америция 3,5 Ки/г, у «гражданского» плутония 0,27 Ки/г.

Долговременная альфа активность америция-241 доминирует в ОЯТ с 30 лет до 1500 лет выдержки (превышает 50% всей альфа активности).

Способ расчета активности объяснил нам на уроке ядерной физики (был такой предмет в советской школе) в 1978 году директор школы, учитель физики (Чванов Кузьма Иванович). На Новогодние каникулы он задал членам кружка «юный физик» задачку по расчету активности плутония в ОЯТ ВВЭР тепловой мощностью 3 ГВт, чтобы ученики поняли, для чего нужны знания в ядерной физике. Исходные данные по изотопному составу актинидов для расчетов нужно было брать в таблице [страница 450, 30 том, БСЭ, 1978, тираж 632 000 экз, цена 5 р. 50 к.], а периоды полураспада из справочника [Физические Величины, 1964] он предоставил сам.

Тогда у меня не было калькулятора, и ни у одного из одноклассников не было. Для расчета нужно было купить таблицы Брадиса. У отца в библиотеке были [Четырехзначные математические таблицы. В. Брадис. 1933. 25 коп.].

Отец решил задачу с помощью логарифмической линейки, карандаша конструктор ТМ и листа бумаги 11 формата за 30 минут. Мне пришлось возиться несколько дней.

На Новый Год тогда тюкнуло -52 °С (от -45 °С до -55 °С по району) стоял полный штиль и туман. Кататься на коньках было невозможно – коньки прилипали ко льду. Городские дубы лопались со страшным треском. В ту зиму замерзли все яблони, груши, вишня, малина, в лесу погибли все крупные липы и многие дубы.

Весной был рекордный подъем воды. Паводок сносил не только бани и сараи, но и дома, мосты. В гаражах машины были затоплены по окна, в школе все подвалы и убежище были залиты, вода подступила к полу первого этажа.

Вместо школы и подготовки к выпускным экзаменам, мы катались на лодках и камерах по ревущей реке.

Во дворе школы вся листва была сожжена с осени, а весной ни липы, ни сад не зазеленели. Стояли черными. Зеленела только травка вдалеке от школы, где земля не была вытоптана. Хмурый летний день: мы собрались для сдачи экзамена.

На заднем фоне, в полукилометре за школой, виднелся черный склон Липовой горы. Раньше в это время все липы зацветали, и аромат липового цвета наполнял все уголки в городе и в домах. Казалось, что липа цветет прямо под окном. В том году только выхлопы метзавода витали в воздухе.

Проходя мимо нас, учитель физики поздоровался и сказал:

– Вот так выглядит летний лес ядерной зимой.

– Сойдите с газона, дайте траве прорасти! Какой пример вы показываете младшим! – прогнала нас из «ядерного леса» уборщица.

Доля 241-й массы в общей массе плутония советского ВВЭР составляет 11,79%, а среди всех трансурановых актинидов 11,02%. Обратите внимание, америций-241 накапливается только при распаде плутния-241. 15,7 процентов плутония-241 распалось в америций-241 еще в реакторе, 13 из 83 килограмм – в выгружаемом ОЯТ.

Активность америция-241 в равновесном МОКС ОЯТ быстрых реакторов

Средняя доля 241-й массы (плутоний+америций) в массе равновесного топлива быстрого свинцового реактора составляет 4,8% (3,8% плутоний и 1,0% америций) в момент выгрузки из реактора [Экологически безупречная атомная энергетика, Адамов, Ганев, 2010]. Расчет проведен для БРЕСТ-ОД-300 и свинцового теплоносителя, расчетное время внешнего цикла (пирорадиохимия) 0,5 года, равновесие достигается на 4-6 цикле.

При стартовых режимах работы БН-600, когда нет плутония в составе топлива, а основным делящимся изотопом является уран-235 (86% делений происходит на этом изотопе при старте БН на обогащенном уране), реактор накапливает «легкий» плутоний (легкие изотопы плутония). В этом плутонии мало 240-й массы и более тяжелых масс. Этот классический режим для накопления вторичного (идеального) ядерного материала – плутония-239, из первичного (идеального) ядерного материала – урана-235, называется конверсией.

В реакторе типа БН (быстрый натриевый) спектр существенно смещен в сторону тепловых (промежуточных) нейтронов, поэтому среднее отношение сечений деления и захвата плутония-240, из которого нарабатывается плутоний-241, смещается в сторону увеличения захвата. Это приводит к тому, что доля плутония-241 (и его дочернего америция-241) увеличивается примерно в 2 раза. Таким образом, доля пары плутония+америций-241 в равновесном топливе БН-600 поднимается до 8%.

Реактор БН-600 сегодня не рассматривается как выжигатель америция-241, так как наработка нового америция в натриевом спектре равна или превышает выгорание америция за то же самое время.

Темп выжигания 241-й массы непосредственно зависит от темпа выжигания реактора (должен быть не менее 16% т.а. в год) и от длительности радиохимического (внешнего) цикла переработки ОЯТ (д.б. не более 0,5 года) – это советские требования к ЗЯТЦ БН.

Для достижения этих параметров необходимо было в два раза поднять удельное тепловыделение реактора, и создать высокоскоростную пирорадиохимию. И то, и другое, теоретически обоснованное в СССР значение, оказалось невыполнимо (или заведомо катастрофично).

Сегодняшние теоретики понимают, что для создания ЗЯТЦ на реакторах БН-600, БН-800 и БН-1200 необходимо, кроме идеально работающей высокоскоростной радиохимии, строить выжигатели америция (и кюрия).

Реактор БРЕСТ или СВБР позволяют (теоретически) самостоятельно сжигать собственный америций, кроме того, выжигать до 30% внешнего америция. Если бы такие реакторы заработали в 50-х годах, то могли бы обеспечить атомную энергетику безотходной (без альфа-активности) технологией получения электроэнергии.

Если сегодня остановить весь парк накопителей плутония-америция, все 400 ГВт мировой атомной энергетики, то для сжигания накопленного америция потребуется в 2 раза большая мощность БРЕСТ на столетие.

Активность америция при сжигании в реакторах-выжигателях

Чтобы сжечь америций-241 в нейтронном потоке, необходимо знать, каким образом нейтроны взаимодействуют с ядром америция.

Для начального понимания проблемы рассмотрим график зависимости сечений, которым пользовались для составления стратегии обращения с ОЯТ в ARNL в 1964 году, и сравним «древние» данные с данными 1991.

Самая верхняя кривая – общее сечение, которое в тепловой области почти полностью образовано сечением захвата, которое при энергии нейтрона 0,0253 составляет ~800 барн (совпадает с графиком). При этом сечение деления всего 3,14 барн (совпадает с графиком). [Физические Величины, 1991].

Обратите внимание, что тепловое сечение у В-10 - 3837 барн, у Cd – 2520 барн, а у урана-238 – 2,71 барн. Америций-241 – эффективный поглотитель тепловых нейтронов.

Если мы начнем сжигать америций в тепловом реакторе, то мы получим в основном Cm-242 и другие, более тяжелые изотопы. Таким образом, альфа активность только возрастет.

Совсем другая картина в области энергии нейтронов 1 МэВ и выше. Сечение захвата примерно 0,2 барна, а сечение деления примерно 2 барна. 9 из десяти атомов америция-241 будут поделены на осколки в таком жестком спектре.

При снижении энергии нейтрона до 0,7 МэВ сечения деления и захвата сравниваются на уровне 0,4 барн. Это означает, что лишь половина америция превратится в осколки.

При повышении энергии нейтронов до 2 МэВ сечение захвата падает до 0,1 барн, а при 3,5 МэВ вообще до 0,01 барн.

При решении задачи выжигания следует помнить, что основная цель – избавиться от альфа активности. Необходимо не просто уничтожить америций-241, а сделать так, чтобы из него не образовались более опасные изотопы.

Если строго подходить к решению задачи, то необходимо добиваться кардинального снижения приведенной активности (биологической опасности). Получение осколков приводит к резкому скачку приведенной активности осколков деления америция, которые лишь через полгода-год сравняются с приведенной активностью америция.

Аналогичный подход должен быть и при выжигании плутония. Если в процессе работы реактора вместо 1 кг 239 массы с удельной активностью 63 мКи/г образуется 100 грамм тяжелых ядер с удельной активностью 6,3 Ки/г, то суммарная активность возрастет в 10 раз, а период полураспада с 24 000 лет упадет до 240 лет. Понятно, что долговременная активность для 10 поколений людей возрастет в 10 раз.

Отличительная особенность реактора-выжигателя, состоит в том, что в него не загружается уран-238. Такими реакторами могут быть тепловые реакторы, работающие на топливе из смеси «легкого» плутония с инертной матрицей. Но америций для таких реакторов – сильнейший нейтронный яд, и выжигать америций таким способом невозможно. Тепловые реакторы могут только «подпортить» оружейный плутоний.

Быстрые реакторы могут выжигать плутоний и америций. Для этого необходимо выделить весь плутоний и америций из ОЯТ тепловых реакторов и сделать из этих элементов топливо для БР. Никакого урана, кроме чистого урана-235, в составе топлива не допускается.

За одну кампанию, при низких параметрах тепловыделения, можно выжечь до 50% загруженного материала. Так как воспроизводства в таком варианте нет, это и будет коэффициент конверсии. Если использовать в выжигателях свинцовый теплоноситель, бериллиевый отражатель, и вдвое снизить тепловыделение, по сравнению с СВБР АПЛ советских времен, то можно достичь выгорания 75% и более за одну кампанию.

Не нужно забывать, что уменьшение массы актинидов не равно уменьшению активности актинидов. Поэтому для оценки выжигателя КК неприемлем. Гораздо важнее для этого устройства такой показатель, как снижение приведенной активности остатка после работы реактора-выжигателя, или снижение биологической опасности взятых в работу материалов.

500 тонн советского урана-235, при наличии достаточного количества реакторов-выжигателей типа СВБР, могли бы пережечь половину америция-241, накопленного сегодня мировой атомной энергетикой.

Роль радиохимии америция в атомной энергетике

Все проекты по ЗЯТЦ разрабатываются военными, партийными лидерами, руководителями государств, при помощи физиков-ядерщиков. Мнение радиохимиков не учитывается в этих проектах. Радиохимические комплексы (переработка ОЯТ БР) даже не строились для создания ЗЯТЦ (пример – НИИАР позднего советского периода и Прорыв в Томске).

В пропаганде и рекламе БОР-60, БН-350, БН-600, БН-800, БРЕСТ-ОД-300 на самом первом месте стоят фразы, что этот реактор предназначен для пацифисткой задачи – создания ЗЯТЦ, который обеспечит человечество на тысячелетия бесплатной энергией. Но в перечне первоисточников, в технической документации реактора, про обращение с ОЯТ, либо нет ни слова, либо 1-2 пункта из примерно 500.

Никто из радиохимиков до сих пор так и не поддержал идею ЗЯТЦ. Реактор разрабатывается сам по себе, без привязки к переработке ОЯТ.

Радиохимия плутония запрещена во всех странах, кроме стран 5-ки ядерного клуба, с 1964. Переработка ОЯТ для гражданских целей запрещена в США с 1973. В Китае, СССР (Россия) и Англии переработано 1-2% ОЯТ гражданских реакторов. Франция – единственная страна, где переработка гражданского ОЯТ осуществлена в промышленных масштабах, в топливе тепловых реакторов был пережжен весь оружейный плутоний (и америций в том числе).

Доминирующие мировые стратегии по обращению с ОЯТ не предусматривают никакой радиохимии. Либо контролируемое длительное хранение, либо окончательное захоронение без возможности повторного использования. Как это сделать, и в какой точке земного шара – это актуальная обсуждаемая тема международных переговоров и научных исследований.

Судьба самого мощного ОМП в ядерной истории человечества сегодня (как и всегда) зависит от политического решения.

Словарик

Приведенная активность (термин используется в НРБ-99/2009 для определения класса работ с открытыми источниками ионизирующих излучений) – активность на рабочем месте, равная по биологической опасности активности радионуклиду, имеющему МЗА 1000 Бк.

МЗА (минимально значимая активность) – активность на рабочем месте, для работы с которой не требуется получения разрешения органов Ростехнадзора. Эта величина очень сильно отличается для различных радионуклидов, и изменяется от 1000 Бк для плутония-240 и америция-243 (нейтронные источники), до 10Е+9 Бк для трития. См. Приложение 4 НРБ-99/2009.

Такое количество активности можно (но не нужно), один раз за всю жизнь, намазать на кожу или слизистые, съесть, вдохнуть, ввести внутривенно без последствий для здоровья. 100 000 МЗА – это летальная доза, 4 Зв, которая накопится за 1 сутки экспозиции при поступлении внутрь организма. Даже если радионуклид будет полностью выведен из организма после такой экспозиции, 50% пострадавших погибнут в течение 30 суток (без специального лечения).

По сложившейся традиции статья выкладывается "как есть".
Информация местами изложена в сильно упрощенном виде,
с допущениями,
не всегда совместимыми с мнением узких специалистов.
В статье может не хватать ссылок и материалов,
которые будут появляться позже.
Замечания с благодарностью принимаем на ящик
[email protected]
Спасибо за понимание.

Долгое время считалось, что тяжёлые радиоактивные изотопы, такие как Плутоний-241, не могли перемещаться в радиоактивном облаке после чернобыльской аварии на большие расстояния.
К сожалению, это не так.
На данный момент на значительном расстоянии от Чернобыльской АЭС, на территориях, где традиционно наблюдают за выпавшими осадками Цезия-137 и Стронция-90, благополучно преодолевшими по воздуху гигантские расстояния, начинают обнаруживать тяжелый Америций-241.
Америций-241 является источником альфа излучения. Он очень токсичен и очень подвижен. По счастью, Америций-241 является ещё и источником гамма излучения, по которому его можно обнаружить в образцах грунта, растений и останков животных с помощью гамма-спектрометра .

В ближайшее время мы начнём выкладывать обзоры анализа образцов, собранных волонтёрами в разных уголках планеты и обработанных с помощью наших гамма-спектрометров Atom Spectra.
Главным событием 2017 года будут результаты анализов образцов, которые будут собраны на севере Российской Федерации по маршруту вездеходной экспедиции на машинах ШЕРП.
Большая Вездеходная Экспедиция "На восток!" http://navostok.ru/
пройдёт маршрутом в 10 000 км от Архангельска до Петропавловска-Камчатского. Маршрут экспедиции будет проходить не по самым чистым местам с точки зрения радиоактивности.

Команда экспедиции будет обеспечена нашими Дозиметрами Атом и информационной поддержкой по сбору необходимых образцов для дальнейшего анализа на наших гамма-спектрометрах Atom Spectra.
По счастью, в процессе подготовки к этому мероприятию мы получили неоценимую поддержку специалистов, занимающихся анализом последствий чернобыльской аварии.
В образцах будем искать следы Америция-241.

Америций-241 образуется в результате распада Плутония-241.
Период полураспада Плутония 241 – около 14 лет. Примерно через 280 лет Плутоний-241 в основном распадётся.
Период полураспада Америция-241 около 430 лет. Примерно через 8600 лет Америций-241 в основном распадётся.
С учётом последней аварии на АЭС Фукусима-1, Плутоний-241 в основном распадётся примерно к 2300 году.
С учётом первого ядерного наземного испытания, Америций-241 до 2300года будет только накапливаться.
Это значит, что каждые 14 лет Америция -241 будет становиться всё больше. На данный момент только после аварии на Чернобыльской АЭС более 75% Плутония-241 распалось, образовав Америций-241.
Эта количественная характеристика может успокаивать и вводить в заблуждение.

Рассмотрим, какие проблемы становятся актуальными прямо сейчас и затронут большинство людей ныне живущих на планете Земля?

1) Накопление Америция-241 увеличивает радиационный фон по гамма и альфа излучению на всех территориях, куда долетел Плутоний-241.
Есть подозрение, что долетел он везде, куда долетел цезий-137 и стронций-90.
Санпин не оставляет сомнений, что ожидаемая токсичность Америция-241 по сравнению с Плутонием-241 выше в 100 раз. Скрин санпина:

2) Значение предельно допустимой концентрации (ПДК ) для Америция-241 в воздухе - около 2,9* 10 -3 Бк /м 3 (Беккерелей на кубометр),в воде - около 0,69 Бк/л.Данные по этой ссылке в конце страницы таблицы.
Значение ПДК для Плутония-241 в воздухе около 0,14 Бк/м 3 и в воде около 80 Бк/л. Эти данные получены из разных источников, носят оценочный характер, но по порядку похожи на правду.

3) Америций-241 примерно в 100 раз токсичнее Плутония-241.
Это значит, что вместо «единицы» радиоактивности Плутония-241 появляется 100 соответствующих «единиц» радиоактивности Америция-241.
Это значит, что если у нас был стакан воды с Плутонием-241 в пределах ПДК, то через 14 лет его придётся разбавить 10 литрами воды, чтобы снизить концентрацию радиоактивной грязи до прежнего уровня.
Это значит, что 50кг Плутония-241, которые потенциально были выброшены из чернобыльского реактора в атмосферу, превращаются сейчас условно в 5000 кг радиоактивной грязи, распылённой по планете.

4) Образовавшееся после взрыва на Чернобыльской АЭС радиоактивное облако рассеивало радиоактивные элементы в масштабах планеты.
Сейчас появляются подтверждения, что тяжелые изотопы тоже путешествовали в облаке на большие расстояния вместе с Цезием-137.

К примеру, осенью 2016 года в Тульской области в образцах грибов, взятых в местах расположения чернобыльских пятен, обнаружен Америций-241.
Результаты измерения в таблице ниже.
Карта с номерами проб, где брались образцы:

Карта с номерами проб:

Похожее распространение Плутония-241 могло быть от всех тех многочисленных взрывов и аварий, которые имели место на планете.

5) В целом ситуация выглядит так:
Чернобыль распылил радиоактивные изотопы по поверхности планеты. Потенциально любой лесной пожар поднимает в воздух радиоактивное облако. Особенно серьезные последствия стоит ожидать от лесных пожаров в 30-ти километровой зоне вокруг Чернобыльской АЭС и в соседних регионах, включая территорию Европы. Растения и животные являются аккумуляторами радиоактивных изотопов.
Фукусима продолжает растворять радиоактивные изотопы в водах мирового океана, благодаря глобальным течениям. Водоросли, морские гады и рыба «пылесосят» океанскую воду, увеличивая концентрацию радиоактивных изотопов в своих организмах. Концентрации изотопов внутри организмов обитателей океана в 100-1000 раз выше, чем концентрации изотопов в воде.

6) Доаварийного уровня безопасности не будет никогда.
Безопасного уровня радиационной активности продуктов питания и воздуха не существует.
Контролировать загрязнённые территории невозможно.
Да, и контроль этот на местах организовать сложно (см. PS ниже).
Всё, что на данный момент представляется эффективным для контроля – это регулярно обследовать население на предмет внутреннего излучения тела человека (счётчик излучения человека – СИЧ). По результатам разбираться с источниками и последствиями внутреннего облучения.
Что делать с источниками и последствиями – это уже другая обширная тема.

Америций, Americium, Am, атомный номер 95, атомный вес 243. Назван от слова «Америка» (по месту открытия). Г. Сиборг дал название с учетом положения элемента 95 в «ряду актинидов» периодической системы Менделеева. Элемент 95 закономерно был помещен под схожим с ним элементом 63 в «ряду лантанидов». Элемент с номером 63 - европий - получил свое название в честь Европы, по аналогии с ним элементу с номером 95 было присвоено в честь Америки название америций. Радиоактивен, наиболее устойчив изотоп 243 Am (Т=7370 лет).

Америций - четвертый синтезированный трансурановый элемент (кюрий, элемент №96, был открыт несколькими месяцами ранее). Он был идентифицирован Г. Т. Сиборгом, А. Гиорсо, Р. Джеймсом и Л. Морганом в 1944 году в результате облучения изотопов плутония нейтронами в реакторе как 241 Am.

Америций был так же получен Сиборгом путем бомбардировки 234 Pu α-частицами.

Америций / Americium (Am)

Атомный номер 95

Внешний вид серебристо-белый радиоактивный металл

Атомная масса (молярная масса) 243,0614 а.е.м. (г/моль)

Радиус атома 173 пм

Плотность 13,67 г/см³

Температура плавления 1267 K

Теплота плавления (10,0) кДж/моль

Температура кипения 2 880 K

Теплота испарения 238,5 кДж/моль

Молярный объём 20,8 см³/моль

Америций - металл серебристо-белого цвета, тягучий и ковкий. Больше всего он похож на металлы редкоземельного семейства. Америций медленно тускнеет в сухом воздухе при комнатной температуре. Имеет две аллотропные формы. В низкотемпературной форме обладает двойной плотно упакованной гексагональной структурой, плотность 13.67, которая при 1173°С преобразуется в гранецентрированную кубическую.

Относительная экологическая опасность 1,0-1,2. Содержание в земной коре 0,0003%.

В 1972 году синтезированы первые соединения двухвалентного америция. Промышленное получение изотопов америция основано на облучении нейтронами 238 U, 237 Np и 235 Pu. Для получения некоторых изотопов америция могут быть использованы отдельные изотопы самого элемента. Так, 248 Аm и 243 Аm могут быть получены облучением гамма-нейтронным излучением 241 Аm и 244 Аm. Изотопы америция с массовыми числами 241, 245 и 246 являются дочерними продуктами изотопов плутония с такими же массовыми числами. Некоторые изотопы америция образуются при испытаниях ядерного оружия. Потребность в 241 Аm составляет около 10 кг в год.

Очень важно, что каждый из америциевых ионов дает ярко выраженный и характерный только для него спектр поглощения. Это позволяет эффективно использовать спектрофотометрический метод для исследования окислительно-восстановительных процессов, происходящих с ионами америция в растворах. А это важно не только для химии трансурановых элементов, но и для понимания механизма окислительно-восстановительных реакций вообще. В этом следует видеть одно из важных практических применений искусственного элемента америция. 241 Аm используют в различных приборах (дефектоскопах, плотномерах, толщиномерах и т. д.) в качестве источника мягких γ-квантов; при изготовлении источников энергии с низкой тепловой мощностью, а также источников α-излучения, применяемых для снятия статических зарядов; для возбуждения рентгенофлуоресценции в анализе. Важным является использование 241 Аm для получения изотопа кюрия-242.

Самый долгоживущий изотоп америция - 243 Am, он живет 7400 лет и используется пока для радиохимических исследований и накопления более отдаленных трансуранов, вплоть до фермия. Значительно многообразие применение изотопа - 241 Am (период полураспада 433 года). Этот изотоп, распадаясь, испускает α-частицы и мягкие (60 кэВ) γ-лучи (энергия жестких γ квантов, испускаемых 60 Со - несколько МэВ). Защита от мягкого излучения 241 Am сравнительно проста и немассивна: вполне достаточно сантиметрового слоя свинца. В этом одна из причин появления многочисленных приборов с 241 Am. В частности, предложена конструкция просвечивающего аппарата размером чуть больше спичечного коробка для медицинских целей. Америциевый источник γ-излучения - шарик диаметром 3-4 сантиметра - основа такого аппарата, которому, кстати, в отличие от рентгеновской установка не нужна громоздкая высоковольтная аппаратура - трансформаторы, выпрямители, усилители и т. д. Источник мягкого γ-излучения с 241 Am используется для изучения болезней щитовидной железы. Стабильный йод, присутствующий в щитовидной железе, под действием гамма-лучей начинает испускать слабое рентгеновское излучение. Его интенсивность пропорциональна концентрации йода в исследуемой точке.

Такая установка позволяет получить сведена о распределении йода в железе, не вводя радиоактивный изотоп внутрь организма. Суммарная доза облучения пациента намного ниже, чем при радиойодном способе обследования.

В промышленности используются различные контрольно-измерительные и исследовательские

Приборы с 241 Am. В частности, такими приборами пользуются для непрерывного измерения толщины стальной (от 0.5 до 3 мм) и алюминиевой (до 50 мм) ленты, а также листового стекла. Аппаратуру с 241 Am используют для снятия электростатических зарядов в промышленности с пластмасс, синтетических пленок и бумаги. Он находится внутри детекторов дыма (~0.26 микрограмма на детектор).

Смесь 241 Am и 9 Be – источник нейтронов в дефектоскопии. 241 Am сейчас получают в промышленном количестве при распаде 241 Pu:

241 Pu → (13.2 года, β-распад) → 241 Am.

Так как 241 Pu обычно присутствует в только что выработанном оружейном плутонии, 241 Am

Накапливается в веществе с распадом 241 Pu. В связи с этим, он играет важную роль в старении оружия. Свежеизготовленный оружейный плутоний содержит 0.5-1.0% 241 Pu, реакторный плутоний имеет от 5-15% до 25% 241 Pu. Через несколько десятилетий почти весь 241 Pu распадется в 241 Am. Энергетика α-распада 241 Am и относительно короткое время жизни создают высокую удельную радиоактивность и тепловой выход. Большая часть α- и γ-активности старого оружейного плутония обусловливается 241 Am.

Полагают, что найдет применение и более короткоживущйй (152 года) изотоп - 242 Аm, которому свойственно очень высокое сечение захвата тепловых нейтронов - около 6000 барн.

Источниками поступления америция в окружающую среду являются испытания ядерного оружия, атомные электростанции и аварии при производстве и применении радионуклида. Содержание глобального америция в окружающей среде постоянно увеличивается в связи с распадом 241 Рu.

При работе с радиоактивными изотопами америция необходимо соблюдать санитарные правила и нормы радиационной безопасности с применением специальных мер защиты в соответствии с классом работ.

При аварийном поступлении изотопов америция промывание носоглотки и полости рта водой; лечебные ингаляции 5—10 % раствором пентацина. Промывание желудка, слабительные, очистительные клизмы. Дезактивация кожи хозяйственным мылом, 5 % раствором пентацина, препаратом «Защита-7» и пастой-116.

Морфологические изменения в органах кроветворения , при хроническом поступлении в организм 90Sr в малых дозах могут быть двоякого характера. В селезенке чаще обнаруживается отчетливая картина глубокой гипоплазии лимфоидных элементов на фоне выраженного огрубения ретикулярной стромы, склеротического утолщения трабекул и гиалиноза сосудистых стенок, особенно центральных артерий, вплоть до полной облитерации их просвета.

Как правило, имеется выраженная пролиферация ретикулярных клеток с признаками дифференцировки их в сторону миелоидной ткани. Обращает на себя внимание резкий гемосидероз пульпы, обусловленный повышенной гибелью эритроцитов.

Для состояния лимфатических узлов , наоборот, типичны гипербластические изменений лимфоидной ткани. Однако наряду с лимфоидными клетками определяются широкие тяжи плазматических клеток, количество которых может достигать очень больших размеров. Опустошений. костного мозга происходит преимущественно за счет клеток миелондного_ряда и становится выраженным при накоплении суммарной поглощенной дозы в 1000 рад. Возможно развитие лейкозов.

Причем в таких случаях преобладают миелолейкозы . Развиваются дистрофические и атрофические изменения в паренхиматозных органах, обусловленные в значительной мере медленно нарастающими склеротическими изменениями межуточной ткани и кровеносных сосудов, системные изменения желез внутренней секреции вначале в виде усиления их функции, сменяющейся в поздние сроки поражения глубокими дистрофическими изменениями.

Вместе с тем описанные изменения , по-видимому, возникают только при условии длительного хронического поступления в организм стронция не ниже определенных количеств. Как показали наблюдения, они бывают постоянно выражены у собак, которым стронций вводили в дозе 0,2 мкКи/кг, и почти не наблюдаются после введения излучателя в течение, того же времени в дозе 0,02 мкКи/кг.

Америций-241

Америций-241 является представителем трансурановых элементов и относится к наиболее опасным остеотропным элементам. В последнее время широко используется в промышленности и в различных атомных энергетических установках. Распад 241Аm сопровождается а-, у-, рентгеновским и нейтронным излучением. Энергия а-частиц равна 5,45 МэВ, у-квантов - 60 кэВ, рентгеновских лучей-10-20 кэВ. Период полураспада 241Аm равен 30 годам. Биологический эффект инкорпорированного 241Аm в основном определяется а-излучением, так как на одну а-частицу приходится 0,6 у-кваита.

При любом пути поступления в организм , кроме ингаляционного, основное количество 241Am накапливается в , костях, почках и селезенке. Легкорастворимый хлорид америция больше концентрируется в печени, а труднорастворимый нитрат и цитрат в равной мере распределяется как в костях скелета, так и в печени. В тканях растворимые соединения, подобно плутонию, быстро соединяются с белками плазмы крови, образуют стабильные комплексы, что и обусловливает медленную резорбцию излучателя.

При поступлении 241Am непосредственно в кровь до 90% вещества удаляется из кровяного русла в течение 15 мин, а откладывается главным образом в печени (57%) и в костях (18%). При попадании в желудочно-кишечный тракт всасывание изотопа происходит преимущественно в двенадцатиперстной кишке и в тонком кишечнике.

Попал в руки датчик дыма старого образца с радиоактивным элементом внутри, Америций-241, изотоп америция. Простое вещество представляет собой металл серебристо-белого цвета. Является дочерним продуктом изотопа плутония (241Pu). 241Am имеет период полураспада 432,8 года.

В этом датчике его очень мало и поэтому если не разбирать его то он безопасен и радиационый фон рядом с датчиком не превышает нормы.

Безопасный фон не более 0,30мк3в/час (30 мкр/ч - 30 микрорентген в час)

В отличие от плутония, америций-241 имеет достаточно хорошую растворимость и, следовательно, имеет большую подвижность в окружающей среде (по сравнению с плутонием). При поступлении америция-241 через органы дыхания отмечается, что изотоп быстро перемещается из легких в кров и имеет способность к накоплению в скелете и печени человека.

Установлено, что америций-241 может поступать в организм животных и через кожу. Так на опытах с поросятами было установлено, что около 0,02% 241Am поступает в организм животного от нанесенного на кожу. При повреждении кожных покровов наблюдается резкое увеличение всасывания 241Am в 100 - 250 раз.

Основными органами депонирования 241Am в организме животных и человека являются скелет, печень и почки. На уровни отложения радионуклида в этих органах влияют химическая форма вводимого соединения и вид, возраст животных.

Токсичность америция

Америций высоко токсичен. Значение ПДК для америция в воздухе около 1·10-4 Бк/л, в воде водоемов около 70-80 Бк/л.

Загрязнение окружающей среды после аварии на ЧАЭС

Потенциальная экологическая опасность загрязнения окружающей среды америцием-241, которое произошло вследствие аварии на Чернобыльской АЭС, обусловлена возрастанием его подвижности со временем. Увеличение способности к миграции чернобыльского америция обуславливается разрушением топливных частиц (горячих частиц) и переходом инертных форм радионуклида в биологически доступные. Учитывая большой период полураспада америция, эти проблемы будут актуальными для многих поколений жителей Украины, Беларуси и России.

Обычный окружающий фон

Как и другие изотопы плутония, америций-241 находится в верхнем слове почвы. В отличие от плутония, подвижных форм америция составляет 32% (для плутония - 4-15%).

Соотношения активностей 241Аm/329+240Pu с каждым годом увеличивается. Если в 1986 году такое соотношение составляло 0,13±0,03, то за последующие 70 лет такое соотношение увеличится в 20 раз за счет радиоактивного распада 241Рu и накопления 241Аm.

Современные уровни загрязнения территории зоны отчуждения 241Аm колеблется в разном диапазоне. Максимальные уровни достигают 1 Кі/км2. Современное соотношение между активностью изотопов Pu и 241Am в почвах зоны отчуждения составляет 1,5-2,5 в пользу Pu. При этом содержание америция-241 в растительной биомассе чернобыльской зоны в 10 раз выше содержания Pu. При этом америций больше накапливается в вегетативных органах растений чем в корнях.

Сам бол с напылением Америция сверху

В плотную к датчику дозиметра тот начинает пищать и предупреждать о превышении 489 микрорентген в час, превышение нормы в 16 раз.

Бетта плотность тоже превышает в разы, но это только вплотную к датчику, на расстоянии более 5см уже фон нормализуется

Так он выглядит в датчике дыма.