Actinides i miljön - Actinides in the environment

Miljöradioaktivitet är inte enbart begränsad till aktinider ; icke-aktinider såsom radon och radium är viktiga. Medan alla aktinider är radioaktiva finns det många aktinider eller aktinidrelaterade mineraler i jordskorpan som uran och torium. Dessa mineraler är till hjälp på många sätt, såsom koldatering, de flesta detektorer, röntgenstrålar och mer.

Inandning kontra intag

I allmänhet kommer intagna olösliga aktinidföreningar, såsom högeldad urandioxid och blandat oxid (MOX) , att passera genom matsmältningssystemet med liten effekt eftersom de inte kan lösas upp och absorberas av kroppen. Inhalerade aktinidföreningar kommer dock att vara mer skadliga eftersom de stannar kvar i lungorna och bestrålar lungvävnaden.

Förtärda lågeldade oxider och lösliga salter som nitrat kan absorberas i blodet. Om de inandas är det möjligt för fastämnet att lösa sig och lämna lungorna. Därför kommer dosen till lungorna att vara lägre för den lösliga formen.

Aktinium

Actinium finns naturligt i spår i uranmalm som 227-Ac, en α- och β-emitter med en halveringstid på 21.773 år. Ett ton uranmalm innehåller ungefär en tiondel av ett gram aktinium. Det är vanligare i milligrammängder genom neutronbestrålning av 226-Ra i en kärnreaktor. Naturligt förekommande aktinium består av 1 radioaktiv isotop; med 227-Ac som det mest förekommande (100% naturligt överflöd).

Thorium

Monazit, ett sällsynt-jord-och-thorium-fosfatmineral, är den primära källan till världens thorium

I Indien , en stor mängd av torium kan hittas malm i form av monazit i placer insättningar på västra och östra kust dyn sand , i synnerhet i de Tamil Nadu kustområden. Invånarna i detta område utsätts för en naturligt förekommande strålningsdos tio gånger högre än det globala genomsnittet.

Förekomst

Thorium finns på låga nivåer i de flesta stenar och jordar , där det är ungefär tre gånger rikligare än uran, och är ungefär lika vanligt som bly . Jord innehåller vanligtvis i genomsnitt cirka 6 delar per miljon (ppm) thorium. Thorium förekommer i flera mineraler , den vanligaste är det sällsynta jord-torium-fosfatmineralet, monazit , som innehåller upp till cirka 12% toriumoxid. Det finns betydande insättningar i flera länder. ²³² Th förfaller mycket långsamt (dess halveringstid är ungefär tre gånger jordens ålder). Andra isotoper av thorium förekommer i torium- och uranförfallskedjorna. De flesta av dessa är kortlivade och därmed mycket mer radioaktiva än ²³² Th, men på massbasis är de försumbara.

Effekter hos människor

Torium har kopplats till levercancer . Tidigare användes thoria ( toriumdioxid ) som kontrastmedel för medicinsk röntgenstrålning men dess användning har avbrutits. Den såldes under namnet Thorotrast .

Protaktinium

Protactinium-231 förekommer naturligt i uranmalmer som pitchblende, till en omfattning av 3 ppm i vissa malmer. Protactinium förekommer naturligt i jord, sten, ytvatten, grundvatten, växter och djur i mycket låga koncentrationer (i storleksordningen 1 ppt eller 0,1 picocouries (pCi)/g).

Uran

Uran är en naturlig metall som finns allmänt. Det finns i nästan alla jordar och det är rikligare än antimon , beryllium , kadmium , guld , kvicksilver , silver eller volfram , och är ungefär lika rikligt som arsenik eller molybden . Betydande koncentrationer av uran förekommer i vissa ämnen som fosfatbergsavlagringar och mineraler som brunkol och monazitsand i uranrika malmer (det återvinns kommersiellt från dessa källor).

Havsvatten innehåller cirka 3,3 delar per miljard uran i vikt eftersom uran (VI) bildar lösliga karbonatkomplex . Utvinning av uran från havsvatten har betraktats som ett sätt att få grundämnet. På grund av den mycket låga specifika aktiviteten hos uran kan de kemiska effekterna av det på levande saker ofta uppväga effekterna av dess radioaktivitet. Ytterligare uran har tillförts miljön på vissa platser till följd av kärnbränslecykeln och användningen av utarmat uran i ammunition.

Neptunium

Liksom plutonium har neptunium en hög affinitet för jord. Det är dock relativt mobilt på lång sikt, och diffusion av neptunium-237 i grundvatten är en stor fråga vid utformningen av ett djupt geologiskt förvar för permanent lagring av använt kärnbränsle . ²³⁷ Np har en halveringstid på 2,144 miljoner år och är därför ett långsiktigt problem; men dess halveringstid är fortfarande mycket kortare än uran-238 , uran-235 eller uran-236 , och ²³⁷ Np har därför högre specifik aktivitet än de nukliderna. Den används endast för att tillverka Pu-237 när den bombarderas med neutroner i ett labb.

Plutonium

Källor

Plutonium i miljön har flera källor. Dessa inkluderar:

Atombatterier
- I rymden
- I pacemaker
Bomb detonationer
Bombsäkerhetsförsök
Kärnkraftsbrott
Kärnbränslecykel
Kärnkraftverk

Miljökemi

Plutonium, liksom andra aktinider, bildar lätt en plutonium dioxid ( plutonyl ) kärna (PUO ₂ ). I miljön, detta plutonyl kärnlätt komplex med karbonat liksom andra syredelar (OH ^- , NO ₂^- , NO ₃^- och SO ₄^2- ) för att bilda laddade komplex som kan vara lätt mobil med låga affiniteter till mark.

PuO ₂ CO ₃²⁻
PuO ₂ (CO ₃ ) ₂⁴⁻
PuO ₂ (CO ₃ ) ₃⁶⁻

PuO ₂ bildat från neutraliserande av mycket sura salpetersyralösningar tenderar att bilda polymer PuO ₂ som är resistent mot komplexbildning. Plutonium flyttar också lätt valenser mellan +3, +4, +5 och +6 -tillstånden. Det är vanligt att en del av plutonium i lösning existerar i alla dessa tillstånd i jämvikt.

Plutonium är känt för att binda till jordpartiklar mycket starkt, se ovan för en röntgenspektroskopisk studie av plutonium i jord och betong . Även om cesium har en helt annan kemi än aktiniderna, är det väl känt att både cesium och många av aktiniderna binder starkt till mineralerna i jorden. Därför har det varit möjligt att använda ¹³⁴ C -märkt jord för att studera migrationen av Pu och Cs är jordar. Det har visat sig att kolloidala transportprocesser styr migrationen av Cs (och kommer att styra migrationen av Pu) i jorden vid avfallsisoleringspilotanläggningen .

Americium

Americium kommer ofta in på deponier från kasserade rökdetektorer . Reglerna för bortskaffande av rökdetektorer är mycket avslappnade i de flesta kommuner. Till exempel i Storbritannien är det tillåtet att göra sig av med en rökdetektor som innehåller americium genom att placera den i soptunnan med vanligt hushållssopor, men varje sopkärl av sopor är begränsat till att endast innehålla en rökdetektor. Tillverkning av produkter som innehåller americium (t.ex. rökdetektorer) samt kärnreaktorer och explosioner kan också släppa ut americium i miljön.

Bild som illustrerar David "Radioactive Boyscout" Hahn.

År 1999 hade en lastbil som transporterade 900 rökdetektorer i Frankrike rapporterats ha tagit eld; det hävdas att detta ledde till att americium släpptes ut i miljön. I USA kunde "Radioactive Boy Scout" David Hahn köpa tusentals rökdetektorer till återstående priser och koncentrera americium från dem.

Det har förekommit fall av människor som utsatts för americium. Det värsta fallet var Harold McCluskey , som utsattes för en extremt hög dos americium-241 efter en olycka med en handskfack . Han behandlades därefter med kelateringsterapi . Det är troligt att den medicinska vård som han fick räddade hans liv: trots liknande biodistribution och toxicitet för plutonium har de två radioaktiva elementen olika kemiska lösningar. Americium är stabilt i +3 -oxidationstillståndet , medan plutoniumets +4 -oxidationstillstånd kan bildas i människokroppen.

Den vanligaste isotopen americium-241 förfaller (halveringstid på 432 år) till neptunium-237 som har en mycket längre halveringstid , så på lång sikt gäller de frågor som diskuterats ovan för neptunium.

Americium som släpps ut i miljön tenderar att förbli i mark och vatten på relativt grunda djup och kan tas upp av djur och växter under tillväxt; skaldjur som räkor tar upp americium-241 i sina skal, och delar av spannmålsväxter kan bli förorenade av exponering. JD Chaplin et al. nyligen rapporterat framsteg inom Diffusive gradienter i tunnfilmsteknik , som har gett en metod för att mäta labilt biotillgängligt Americium i jord, liksom i sötvatten och havsvatten.

Curium

Atmosfäriska curiumföreningar är dåligt lösliga i vanliga lösningsmedel och vidhäftar mestadels till jordpartiklar. Jordanalys avslöjade cirka 4 000 gånger högre koncentration av curium vid de sandiga jordpartiklarna än i vatten som finns i markens porer. En ännu högre förhållande av ca 18 tusen mättes i lerjord jordar.

Californium

Californium är ganska olösligt i vatten, men det fäster bra vid vanlig jord; och koncentrationerna av det i jorden kan vara 500 gånger högre än i vattnet som omger jordpartiklarna.

Se även

Referenser

Burakov, BE; Ojovan, MI; Lee, WE (2010). Kristallina material för aktinidimmobilisering . London: Imperial College Press. ISBN 978-1-84816-418-5. Arkiverad från originalet 2012-03-09.

Vidare läsning

Hala, Jiri och James D. Navratil. Radioaktivitet, joniserande strålning och kärnkraft . Konvoj: Brno, Tjeckien, 2003. ISBN 80-7302-053-X .

externa länkar

"Varför spelar mekanismer roll vid hantering av radioaktivt avfall?" - Royal Society for Chemistry
"Spektroskopier för miljöstudier av aktinidarter" - Federation of American Scientists

Languages

In other projects