核裂变产物

核裂变产物

锕系元素和裂变产物的半衰期查论编

依衰变链分类的锕系元素[1]

半衰期范围

依裂变产额(英语:Fission product yield)分类的裂变产物[2]

4n

4n + 1

4n + 2

4n + 3

4.5–7%

0.04–1.25%

<0.001%

228Ra

4~10年

155Eu þ

244Cm

241Pu ƒ

250Cf

227Ac

10~29年

90Sr

85Kr

113mCd þ

232U ƒ

238Pu

243Cm ƒ

29~100年

137Cs

151Sm þ

121mSn

248Bk[3]

249Cf ƒ

242mAm ƒ

100~400年

↑中等寿命裂变产物没有半衰期为100年至21万年的裂变产物↓长寿命裂变产物

241Am

251Cf ƒ[4]

400~1000年

226Ra

247Bk

1000~2000年

240Pu

229Th

246Cm

243Am

2000~8000年

245Cm ƒ

250Cm

239Pu ƒ

8000~3万年

230Th

231Pa

3~10万年

236Np ƒ

233U ƒ

234U

10~30万年

99Tc

126Sn

248Cm

242Pu

30~140万年

135Cs

79Se

237Np

140~700萬年

93Zr

107Pd

236U

247Cm ƒ

700~3000萬年

129I

244Pu

3000万~1亿年

也没有半衰期超过2000万年的裂变产物[5]

232Th

238U

235U ƒ

1~150億年

ƒ 易裂变材料þ 中子毒物(热中子截面超过3000靶恩)

中等寿命裂变产物

项:单位:

t½a

产额%

Q*KeV

βγ*

155Eu

4.76

.0803

252

βγ

85Kr

10.76

.2180

687

βγ

113mCd

14.1

.0008

316

β

90Sr

28.9

4.505

2826

β

137Cs

30.23

6.337

1176

βγ

121mSn

43.9

.00005

390

βγ

151Sm

90

.5314

77

β

由于核反应堆存在核泄露的隐患,因此放射性裂变产物受到广泛关注。事实上,也是很幸运的是,没有半衰期为百年至二十万年之间的裂变产物,因此放射性裂变产物可以分成两类,一类放射性强,但是可以在数百年内衰变殆尽;另一类放射性很弱,它们的放射性低于相应裂变原料,即放射性矿物,采用废料回填矿坑的办法就能达成“核工业降低地壳的放射性总量”。

第一类强放射性的裂变产物中,绝大多数半衰期很短,在泄露数月内就很快耗尽,但有几个核素半衰期在数年到数十年之间,列于上表“中寿命核分裂产物”,它们造成的影响将持续数十至数百年。其中最值得关注的是铯-137和锶-90,它们的半衰期都约为30年(寿命很长),而且裂变产额都较高(产量很大),这两种原子核是裂变产物放置数年至数百年间放射性的主要来源(因为其它强放射性核或者数年内耗尽,或者含量太低)。如上表所示,铯-137和锶-90的产额和衰变能都显著地比其它核素高。不幸的是,这两种中长期辐射主力核素,恰巧都容易进入生物体内:铯和锶两种元素的化学性质分别与钾和钙相似,容易被人体吸收,特别是锶容易代替钙沉积在骨骼中,因此对铯-137和锶-90的回收利用或无害化处理十分重要。此外一些极短寿命的放射性产物也颇受关注,特别是碘-131,虽然数个月就能衰变殆尽,但它极易被人体吸收富集;另外,铯-134和锶-89是另两个短寿强放射性核素,对人体伤害方式与铯-137和锶-90相同,只是危害时间更集中。[註 1]以上五个核素正是裂变产物泄漏造成数次人体伤害事故的主要元凶,相关数据列于下表:

核素

裂变产额

半衰期

衰变产物

衰变能

生物体相似物

富集于器官

传播

对策

碘-131

~3%

8.02天

β氙

971 keV

碘-127

甲状腺

大气水体

服用碘化钾片

铯-137

6.3%

30.2年

β钡

1174 keV

肝、肾、肌肉

大气水体

深耕、钾肥普鲁士蓝

铯-134

<6.8%[注1]

2.06年

β钡

1548 keV

锶-90

4.5%

27.7年

ββ锆

2826 keV

骨骼,无法排出

尘埃

土壤中撒石灰

锶-89

~3%

50.5天

β钇

982 keV

第二类裂变产物放射性很低,却「太长寿」,最值得关注的是碘-129、锝-99和铯-135。虽然它们放射性比相应数量的铀矿原料低,但比铀矿更容易游离于自然水体之中,它们分别以I-、TcO4-和Cs+形式溶解在水中,而且难以沉积,造成大自然水体的近乎永久性的放射性污染。因此它们的隔绝存放尤为重要。它们被水稀释后,辐射量远低于自然界的辐射背底,不对人体健康造成影响,而且即使多量摄入也很容易排出。[註 2]

此外,核泄漏或核爆炸造成的放射污染还包括钚铀等锕系元素的污染,它们不属于核裂变产物。

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