Физические и химические свойства радионуклидов стронция.

Радиоактивный стронций.Стронций (Sr) – элемент 2-й группы Периодической систе­мы. Природный стронций относится к микроэлементам и состо­ит из смеси 4 стабильных изотопов – ⁸⁴Sr (0,56 %), ⁸⁶Sr (9,86 %), ⁸⁷Sr (7,02 %), ⁸⁸Sr (82,56 %). По физико-химическим свойствам он является аналогом кальция и в геохимических процессах его спутником. Кларковое содержание в земной коре оценено как 340·10^-4 %. Стронций содержится во всех растительных и жи­вотных организмах в количестве 10^-2 ÷10^-3 %сухой массы. В ор­ганизме взрослого человека содержится около 0,3 г стронция. Почти весь он находится в скелете. На другие органы приходится лишь 3,3 мг. Суточное поступление с пищей и водой составляет около 1,9 мг. Выводится из организма с фекалиями (1,5 мг) и мо­чой (0,34 мг). Физиологическое значение стронция остается не­ясным. Однако избыточное содержание его в организме стано­вится реальной угрозой развития уровской болезни (болезни Кашина-Бека), проявляющейся заболеваниями суставов, повышенной ломкостью и уродством костей. Рахитогенное действие стронция связывают с блокированием действия витамина D и из­быточнымотложением в костях фосфора. Считают, что причинами болезни являются также избыточное содержание бария и недостаток кальция в пище. В регионах, эндемичных по избыточному содержанию стронция в почве и воде (Восточная Сибирь, Северный Китай, Северная Корея), уровские патологии наблюдаются не только у людей, но и среди животных.

Из радиоактивных изотопов стронция известны нуклиды с массовыми числами 77÷83, 85, 89÷99.

Наибольший практический интерес представляют ⁸⁹Sr (T_1/2 = 50,5 сут) и ⁹⁰Sr (T_1/2 = 29,1 года), характеризующиеся большим выходом в реакциях делении урана и плутония (табл. 5.12), где они образуются в цепочках превращений:

⁸⁹Кг ⁸⁹Rb ⁸⁹Sr ⁸⁹Y (стабильный),

⁹⁰Кг ⁹⁰Rb ⁹⁰Sr ⁹⁰Y ⁹⁰Zr (стабильный).

Основным источником загрязнения внешней среды радио­активным стронцием были испытания ядерного оружия и ава­рии на предприятиях топливно-ядерного цикла. Атмосфера — первичный резервуар ⁸⁹Sr и ⁹⁰Sr, откуда радионуклиды посту­пают на сушу и в гидросферу. Осаждение определяется грави­тацией, адсорбцией на нейтральной пыли, постоянно присут­ствующей в атмосфере, и удалением атмосферными осадками (дождь, снег). Время пребывания радиоактивных аэрозолей в атмосфере составляет 30–40 сут, в стратосфере – несколько лет. Вследствие различных периодов полураспада соотношение ⁸⁹Sr : ⁹⁰Sr в выпадениях постоянно меняется. В начальный пе­риод после взрыва в выпадениях преобладает ⁸⁹Sr, а затем ⁹⁰Sr, поскольку отношение активности ⁸⁹Sr : ⁹⁰Sr в начальном пери­оде равно 150. В начальном периоде ⁸⁹Sr является одним из компонентов загрязнения внешней среды в зонах ближних вы­падений радионуклидов. Суммарное количество ⁸⁹Sr, поступив­шего в атмосферу, оценивается в 90 ЭБк, a ⁹⁰Sr – в 600 ПБк. В эти величины не входит стронций локальных выпадений. На­блюдалась отчетливо выраженная зональность выпадений, за­висящих от особенностей атмосферных течений. За период 1961—1969 гг. в умеренных широтах Северного полушария плотность выпадения ⁸⁹Sr составила 1,3·10⁴ Бк/м², a ⁹⁰Sr за пе­риод 1951–1980 гг. – примерно 2,1·10⁴ Бк/м².

Источником загрязнения внешней среды, как уже отмеча­лось, были и остаются предприятия атомной энергетики. В ус­ловиях нормальной эксплуатации АЭС выбросы радионукли­дов незначительны. В основном они обусловлены газообразны­ми радионуклидами – РБГ, ¹⁴С, тритием и йодом. В условиях аварий, особенно крупных, выбросы радионуклидов, в том чис­ле радиоизотопов стронция, могут быть значительными. При­мером являются известные аварии на промышленном реакторе в Уиндскейле (1957) и ЧАЭС (1986). В Уиндскейле произошел пожар, причем выброс составил соответственно 29,6·10¹¹ и 33,3·10¹⁰ Бк. На ЧАЭС в разрушенном реакторе, по оцен­кам, могло накопиться 22,6·10¹⁶ и 233,1·10¹⁶ Бк. Выброс мог составить 4 и 3 % накопленной в реакторе активности. В 1957 г. в результате нарушения режима хранения РАО в ПО «Маяк» произошел взрыв емкости, где хранились радионуклиды в ко­личестве 74·10¹⁶ Бк. При взрыве 74·10¹⁵ Бк 10%активности в виде жидкой пульпы было поднято взрывом на высоту до 1 км. В выброшенной активности на долю ⁸⁹Sr и ⁹⁰Sr пришлось 2,2 и 2,5 %, которые обусловили длительное загрязнение боль­ших территорий ряда областей Южного Урала. Образовался Восточно-Уральский радиоактивный след (ВУРС). В началь­ном периоде работы ПО «Маяк» в результате сброса 10¹⁷ Бк РАО в реку Течу произошло загрязнение ее поймы. В сбросах содержались радиоизотопы цезия, стронция и редкоземельных элементов.