Cesio-137 (137
55Cs
), o cesio radiactivo , es un isótopo radiactivo de cesio que se forma como uno de los productos de fisión más comunes por la fisión nuclear del uranio-235 y otros isótopos fisionables en reactores nucleares y armas nucleares . Las trazas también se originan a partir de la fisión natural del uranio-238 . Es uno de los productos de fisión más problemáticos de vida corta a media. Cuando se libera repentinamente a alta temperatura, como en el caso del accidente nuclear de Chernobyl y con explosiones de bombas atómicas , debido a la relativamente bajapunto de ebullición (671 ° C, 1240 F) del elemento, 137 Cs se volatiliza fácilmente en la atmósfera y se transporta en el aire a distancias muy largas. Después de la lluvia radiactiva , se deposita en el suelo y se mueve y se propaga fácilmente en el medio ambiente debido a la alta solubilidad en agua de los compuestos químicos más comunes del cesio , que son las sales . 137 Cs fue descubierto por Glenn T. Seaborg y Margaret Melhase .
General | |
---|---|
Símbolo | 137 Cs |
Nombres | cesio-137, Cs-137 |
Protones | 55 |
Neutrones | 82 |
Datos de nucleidos | |
Abundancia natural | 0 (traza) |
Media vida | 30,17 años ± 0,03 años [1] |
Isótopos parentales | 137 Xe ( β - ) |
Productos de descomposición | 137m Ba 137 Ba |
Masa de isótopos | 136.907 u |
Girar | 7 ⁄ 2 + |
Modos de decaimiento | |
Modo de decaimiento | Energía de desintegración ( MeV ) |
β- ( desintegración beta ) | 0.5120 [2] |
γ ( rayos gamma ) | 0,6617 |
Isótopos de cesio Tabla completa de nucleidos |
Decaer
El cesio-137 tiene una vida media de aproximadamente 30,17 años. [1] Aproximadamente el 94,6% se desintegra por emisión beta a un isómero nuclear metaestable de bario: bario-137m ( 137m Ba, Ba-137m). El resto puebla directamente el estado fundamental del bario-137, que es estable. El bario metaestable tiene una vida media de aproximadamente 153 segundos y es responsable de todas las emisiones de rayos gamma en las muestras de cesio-137. 137m Ba decae al estado fundamental por emisión de fotones que tienen una energía de 0,6617 MeV. [3] Un total del 85,1% de las desintegraciones de 137 Cs conducen a la emisión de rayos gamma de esta manera. Un gramo de cesio-137 tiene una actividad de 3,215 tera becquerel (TBq). [4]
Usos
El cesio-137 tiene varios usos prácticos. En pequeñas cantidades, se utiliza para calibrar equipos de detección de radiación. [5] En medicina, se usa en radioterapia . [5] En la industria, se utiliza en medidores de flujo , medidores de espesor, [5] medidores de densidad de humedad (para lecturas de densidad, con americio-241 / berilio proporcionando la lectura de humedad), [6] y en dispositivos de registro de pozos de rayos gamma. . [6]
El cesio-137 no se usa ampliamente en radiografías industriales porque es difícil obtener un material de actividad específica muy alta con una forma bien definida (y pequeña), ya que el cesio del combustible nuclear usado contiene cesio estable y también Cs-135 de larga duración. Además, las fuentes de cesio de actividad específica más alta tienden a estar hechas de cloruro de cesio muy soluble (CsCl), como resultado, si una fuente de radiografía se daña, aumentaría la propagación de la contaminación. Es posible hacer fuentes de cesio insolubles en agua (con varios compuestos de ferrocianuro como Ni
2Fe (CN)
6y hexaciano ferrato férrico de amonio (AFCF), sal de Giese, ferrocianuro de amonio férrico) pero su actividad específica será mucho menor. Un gran volumen de emisión dañará la calidad de la imagen en radiografía. Iridio-192 y cobalto-60 ,60
27Co
, se prefieren para la radiografía, ya que estos son metales químicamente no reactivos y pueden obtenerse con actividades específicas mucho más altas mediante la activación de cobalto o iridio estables en reactores de alto flujo.
Como isótopo casi puramente creado por el hombre, el cesio-137 se ha utilizado para fechar el vino y detectar falsificaciones [7] y como material de datación relativa para evaluar la edad de sedimentación que se produjo después de 1945. [8]
El cesio-137 también se utiliza como marcador radiactivo en la investigación geológica para medir la erosión y la deposición del suelo. [9]
Riesgo para la salud del cesio radiactivo
El cesio-137 reacciona con el agua y produce un compuesto soluble en agua ( hidróxido de cesio ). El comportamiento biológico del cesio es similar al del potasio [10] y del rubidio . Después de ingresar al cuerpo, el cesio se distribuye más o menos uniformemente por todo el cuerpo, con las concentraciones más altas en los tejidos blandos . [11] : 114 La vida media biológica del cesio es de aproximadamente 70 días. [12]
Un experimento de 1961 mostró que los ratones dosificados con 21,5 Ci / g tuvo una fatalidad 50% dentro de 30 días (que implican una LD 50 de 245 g / kg). [13]
Un experimento similar en 1972 mostró que cuando los perros se someten a una carga corporal total de 3800 μCi / kg (140 MBq / kg, o aproximadamente 44 μg / kg) de cesio-137 (y de 950 a 1400 rads ), mueren en 33 días, mientras que los animales con la mitad de esa carga sobrevivieron durante un año. [14]
Investigaciones importantes han demostrado una concentración notable de 137 Cs en las células exocrinas del páncreas, que son las más afectadas por el cáncer. [15] En 2003, en autopsias realizadas a 6 niños muertos en el área contaminada cerca de Chernobyl, donde también informaron una mayor incidencia de tumores pancreáticos, Bandazhevsky encontró una concentración de 137 Cs 40-45 veces mayor que en el hígado, lo que demuestra que El tejido pancreático es un fuerte acumulador y secretor en el intestino de cesio radiactivo. [dieciséis]
La ingestión accidental de cesio-137 se puede tratar con azul de Prusia (FeIII
4[FeII
( CN )
6]
3), que se une a él químicamente y reduce la vida media biológica a 30 días. [17]
Cesio radiactivo en el medio ambiente
Objeto: Unidad: | t ½ ( a ) | Rendimiento ( % ) | Q * ( keV ) | βγ * |
---|---|---|---|---|
155 Eu | 4,76 | 0.0803 | 252 | βγ |
85 Kr | 10,76 | 0.2180 | 687 | βγ |
113m Cd | 14,1 | 0,0008 | 316 | β |
90 Sr | 28,9 | 4.505 | 2826 | β |
137 Cs | 30.23 | 6.337 | 1176 | β γ |
121m Sn | 43,9 | 0,00005 | 390 | βγ |
151 Sm | 88,8 | 0.5314 | 77 | β |
El cesio-137, junto con otros isótopos radiactivos cesio-134 , yodo-131 , xenón-133 y estroncio-90 , se liberaron al medio ambiente durante casi todas las pruebas de armas nucleares y algunos accidentes nucleares , en particular el desastre de Chernobyl y Fukushima. Desastre de Daiichi .
desastre de Chernobyl
A la fecha y durante los próximos cientos de años, el cesio 137 y el estroncio 90 siguen siendo la principal fuente de radiación en la zona de alienación alrededor de la central nuclear de Chernobyl y representan el mayor riesgo para la salud, debido a su vida media de aproximadamente 30 años y su absorción biológica. La contaminación media de cesio-137 en Alemania tras el desastre de Chernobyl fue de 2000 a 4000 Bq / m 2 . [ cita requerida ] Esto corresponde a una contaminación de 1 mg / km 2 de cesio-137, por un total de unos 500 gramos depositados en toda Alemania. En Escandinavia, algunos renos y ovejas superaron el límite legal noruego (3000 Bq / kg) 26 años después de Chernobyl. [18] A partir de 2016, el cesio 137 de Chernobyl se ha descompuesto a la mitad, pero podría haber estado concentrado localmente por factores mucho mayores.
Desastre de Fukushima Daiichi
En abril de 2011, también se encontraron niveles elevados de cesio-137 en el medio ambiente después de los desastres nucleares de Fukushima Daiichi en Japón. En julio de 2011, se descubrió que la carne de 11 vacas enviadas a Tokio desde la prefectura de Fukushima tenía entre 1.530 y 3.200 bequerelios por kilogramo de 137 C, lo que supera considerablemente el límite legal japonés de 500 bequerelios por kilogramo en ese momento. [19] En marzo de 2013, un pescado capturado cerca de la planta tenía un récord de 740.000 bequerelios por kilogramo de cesio radiactivo, por encima del límite gubernamental de 100 bequerelios por kilogramo. [20] Un artículo de 2013 en Scientific Reports encontró que para un sitio forestal a 50 km de la planta afectada, las concentraciones de 137 Cs eran altas en hojarasca, hongos y detritívoros , pero bajas en herbívoros. [21] A finales de 2014, "el cesio radiactivo derivado de Fukushima se había extendido a todo el Océano Pacífico Norte occidental", transportado por la corriente del Pacífico Norte desde Japón hasta el Golfo de Alaska . Se ha medido en la capa superficial hasta 200 metros y al sur del área actual hasta 400 metros. [22]
Se informa que el cesio-137 es el principal problema de salud en Fukushima. Se están considerando varias técnicas que podrán eliminar del 80% al 95% del cesio del suelo contaminado y otros materiales de manera eficiente y sin destruir el material orgánico en el suelo. Estos incluyen voladuras hidrotermales. El cesio precipitado con ferrocianuro férrico ( azul de Prusia ) sería el único residuo que requeriría lugares de enterramiento especiales. [23] El objetivo es reducir la exposición anual del ambiente contaminado a 1 mSv por encima del nivel de fondo. El área más contaminada donde las dosis de radiación son superiores a 50 mSv / año debe permanecer fuera de los límites, pero algunas áreas que actualmente tienen menos de 5 mSv / año pueden descontaminarse, permitiendo el regreso de 22,000 residentes. [ cita requerida ]
El cesio-137 en el medio ambiente es sustancialmente antropogénico (creado por el hombre). El cesio-137 se produce a partir de la fisión nuclear de plutonio y uranio , y se descompone en bario-137 . [24] Antes de la construcción del primer reactor nuclear artificial a finales de 1942 (el Chicago Pile-1 ), el cesio-137 no se había producido en la Tierra en cantidades significativas durante unos 1.700 millones de años . Al observar los rayos gamma característicos emitidos por este isótopo, se puede determinar si el contenido de un contenedor sellado dado se hizo antes o después de la primera explosión de la bomba atómica ( prueba Trinity , 16 de julio de 1945), que esparció parte de ella a la atmósfera. distribuyendo rápidamente trazas de la misma en todo el mundo. Los investigadores han utilizado este procedimiento para comprobar la autenticidad de ciertos vinos raros, sobre todo las supuestas " botellas de Jefferson ". [25] Los suelos superficiales y los sedimentos también se fechan midiendo la actividad de 137 Cs.
Incidentes y accidentes
Las fuentes gamma de cesio-137 han estado involucradas en varios accidentes e incidentes radiológicos.
1987 Goiânia, Goiás, Brasil
En el accidente de Goiânia de 1987, un sistema de radioterapia desechado incorrectamente de una clínica abandonada en Goiânia , Brasil, fue retirado y luego agrietado para venderlo en depósitos de chatarra, y la sal de cesio incandescente se vendió a compradores curiosos y desatendidos. Esto provocó cuatro muertes confirmadas y varias lesiones graves por contaminación por radiación. [26] [27] Las fuentes de rayos gamma de cesio que han sido encerradas en carcasas metálicas pueden mezclarse con chatarra en su camino a las fundiciones, dando como resultado la producción de acero contaminado con radiactividad. [28]
1989 Kramatorsk, Donetsk, Ucrania
El accidente radiológico de Kramatorsk ocurrió en 1989 cuando se encontró una pequeña cápsula que contenía cesio-137 altamente radiactivo dentro de la pared de hormigón de un edificio de apartamentos en Kramatorsk , República Socialista Soviética de Ucrania . Se cree que la cápsula, que originalmente era parte de un dispositivo de medición, se perdió a fines de la década de 1970 y terminó mezclada con la grava utilizada para construir el edificio en 1980. Durante 9 años, dos familias habían vivido en el apartamento. Cuando se descubrió la cápsula, 6 residentes del edificio habían muerto de leucemia y 17 más habían recibido distintas dosis de radiación. [29]
1997, Georgia
En 1997, varios soldados georgianos sufrieron intoxicación por radiación y quemaduras. Finalmente, se remontaron a fuentes de entrenamiento abandonadas, olvidadas y sin etiquetar después de la disolución de la Unión Soviética . Uno era una pastilla de cesio-137 en el bolsillo de una chaqueta compartida que emitía aproximadamente 130.000 veces el nivel de radiación de fondo a 1 metro de distancia. [30]
1998, Los Barrios, Cádiz, España
En el accidente de Acerinox de 1998, la empresa española de reciclaje Acerinox fundió accidentalmente una masa de cesio-137 radiactivo procedente de un generador de rayos gamma. [31]
2009 Tongchuan, Shaanxi, China
En 2009, una empresa de cemento china (en Tongchuan , provincia de Shaanxi ) estaba demoliendo una antigua planta de cemento sin usar y no seguía las normas para el manejo de materiales radiactivos. Esto provocó que algo de cesio-137 de un instrumento de medición se incluyera con ocho camiones cargados de chatarra en su camino a una acería , donde el cesio radiactivo se fundió en el acero. [32]
Marzo de 2015, Universidad de Tromsø, Noruega
En marzo de 2015, la Universidad Noruega de Tromsø perdió 8 muestras radiactivas, incluidas muestras de cesio-137, americio-241 y estroncio-90. Las muestras se trasladaron de un lugar seguro para su uso con fines educativos. Cuando se suponía que iban a devolver las muestras, la universidad no pudo encontrarlas. Al 4 de noviembre de 2015[actualizar]aún faltan las muestras. [33] [34]
Marzo de 2016 Helsinki, Uusimaa, Finlandia
El 3 y 4 de marzo de 2016, se detectaron niveles inusualmente altos de cesio-137 en el aire en Helsinki , Finlandia. Según STUK , el regulador nuclear del país, las mediciones arrojaron 4.000 μBq / m 3 , unas 1.000 veces el nivel habitual. Una investigación de la agencia rastreó la fuente hasta un edificio desde el que operan STUK y una empresa de tratamiento de desechos radiactivos. [35] [36]
Mayo de 2019 Seattle, Washington, EE. UU.
Trece personas estuvieron expuestas al cesio-137 en mayo de 2019 en el edificio de Investigación y Capacitación en el complejo del Centro Médico Harborview. Un equipo contratado estaba transfiriendo el cesio del laboratorio a un camión cuando se derramó el polvo. Cinco personas fueron descontaminadas y dadas de alta, pero ocho que estaban más directamente expuestas fueron trasladadas al hospital mientras se evacuaba el edificio de investigación. [37]
Ver también
- Isótopos emisores de rayos gamma de uso común
Referencias
- ^ a b Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (6 de septiembre de 2009). "Mediciones de la vida media de los radionúclidos" . Consultado el 7 de noviembre de 2011 .
- ^ "137 55Cs82 " . Tabla WWW de isótopos radiactivos . Proyecto de isótopos LBNL - LUNDS Universitet. Archivado desde el original el 22 de mayo de 2015. Consultado el 14 de marzo de 2009 .
- ^ Delacroix, D .; Guerre, JP; Leblanc, P .; Hickman, C. (2002). Manual de protección contra radionúclidos y radiación . Publicación de tecnología nuclear. ISBN 978-1870965873.
- ^ Bunting, RL (1975). "Hojas de datos nucleares para A = 137". Fichas de datos nucleares 15 . 335 .
- ^ a b c "Emergencias de radiación de los CDC | Resumen de radioisótopos: cesio-137 (Cs-137)" . CDC . Consultado el 5 de noviembre de 2013 .
- ^ a b "Cesio | Protección contra la radiación | EPA de EE . UU . " . EPA . 3 de junio de 2012. Archivado desde el original el 6 de septiembre de 2015 . Consultado el 4 de marzo de 2015 .
- ^ "Cómo las partículas atómicas ayudaron a resolver un misterio de fraude de vino" . NPR . 3 de junio de 2014 . Consultado el 4 de marzo de 2015 .
- ^ Williams, HFL (1995). "Evaluación del impacto de la construcción de vertederos en la sedimentación reciente utilizando cesio-137". Geología ambiental . 26 (3): 166-171. Código Bibliográfico : 1995EnGeo..26..166W . doi : 10.1007 / BF00768738 . ISSN 0943-0105 . S2CID 129177016 .
- ^ Loughran, Robert (1 de junio de 1989). "La medición de la erosión del suelo". Progreso en Geografía Física . 221 (2): 216–233. doi : 10.1177 / 030913338901300203 . S2CID 140599684 .
- ^ Avery, Simon V. (1995). "Acumulación de cesio por microorganismos: mecanismos de captación, competencia de cationes, compartimentación y toxicidad". Revista de Microbiología Industrial . 14 (2): 76–84. doi : 10.1007 / BF01569888 . ISSN 0169-4146 . PMID 7766213 . S2CID 21144768 .
- ^ Delacroix, D .; Guerre, JP; Leblanc, P .; Hickman, C. (2002). Manual de datos de protección contra radionúclidos y radiación 2002 (2ª ed.). Publicación de tecnología nuclear. ISBN 978-1-870965-87-3.
- ^ R. Nave. "Vida media biológica" . Hiperfísica .
- ^ Moskalev, Yu. I. (1961). "Efectos biológicos del cesio-137" . En Lebedinskiĭ, AV; Moskalev, Yu. I. (eds.). Distribución, efectos biológicos y migración de isótopos radiactivos . Serie de traducción. Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos (publicado en abril de 1974). pag. 220. AEC-tr-7512.
- ^ HC Redman; et al. (1972). "Toxicidad del 137-CsCl en el Beagle. Efectos biológicos tempranos". Investigación sobre radiación . 50 (3): 629–648. Código Bibliográfico : 1972RadR ... 50..629R . doi : 10.2307 / 3573559 . JSTOR 3573559 . PMID 5030090 .
- ^ Nelson A, Ullberg S, Kristoffersson H, Ronnback C (1961). "Distribución de radiocesio en ratones". Acta Radiologica . 55, 5 (5): 374–384. doi : 10.3109 / 00016926109175132 . PMID 13728254 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ Bandazhevsky YI (2003). "Incorporación crónica de Cs-137 en órganos de niños". Swiss Med. Wkly . 133 (35–36): 488–90. PMID 14652805 .
- ^ "Emergencias por radiación de los CDC | Datos sobre el azul de Prusia" . CENTROS PARA EL CONTROL Y LA PREVENCIÓN DE ENFERMEDADES. Archivado desde el original el 20 de octubre de 2013 . Consultado el 5 de noviembre de 2013 .
- ^ Sandelson, Michael; Smith, Lyndsey (21 de mayo de 2012). "Mayor radiación en Jotunheimen de lo que se creía" . El extranjero . Archivado desde el original el 2 de octubre de 2018 . Consultado el 21 de mayo de 2012 .
- ^ "Altos niveles de cesio en la carne de Fukushima" . Independiente en línea. 9 de julio de 2011.
- ^ "Según se informa, el pescado cerca de Fukushima contiene un alto nivel de cesio" . Huffington Post . 17 de marzo de 2013.
- ^ Murakami, Masashi; Ohte, Nobuhito; Suzuki, Takahiro; Ishii, Nobuyoshi; Igarashi, Yoshiaki; Tanoi, Keitaro (2014). "Proliferación biológica de cesio-137 a través de la cadena alimentaria detrítica en un ecosistema forestal en Japón" . Informes científicos . 4 : 3599. Código bibliográfico : 2014NatSR ... 4E3599M . doi : 10.1038 / srep03599 . ISSN 2045-2322 . PMC 3884222 . PMID 24398571 .
- ^ Kumamoto, Yuichiro; et al. (2017). "Radiación y química analítica: cinco años desde el accidente de la planta de energía nuclear de Fukushima Daiichi" . Artículos especiales. Bunseki Kagaku (en japonés e inglés). 66 (3): 137-148. doi : 10.2116 / bunsekikagaku.66.137 .
- ^ Normile, Dennis (1 de marzo de 2013). "Enfriamiento de una zona caliente". Ciencia . 339 (6123): 1028–1029. Código bibliográfico : 2013Sci ... 339.1028N . doi : 10.1126 / science.339.6123.1028 . PMID 23449572 .
- ^ Takeshi Okumura (21 de octubre de 2003). "El flujo de material de cesio-137 radiactivo en los EE.UU. 2000" (PDF) . epa.gov/ . Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos.
- ^ Peter Hellman; Mitch Frank (1 de abril de 2010). "Análisis de noticias: Christie's es el objetivo más grande de los cruzados falsificados" . Wine Spectator . Consultado el 5 de noviembre de 2013 .
- ^ El accidente radiológico en Goiânia (PDF) . OIEA . 1988. ISBN 92-0-129088-8.
- ^ "Vítima do césio-137 lembra depressão e preconceito após acidente" . BBC Brasil . 26 de abril de 2011.
- ^ "Chatarra radiactiva" . Autoridades Locales Libres Nucleares . Octubre de 2000. Archivado desde el original el 21 de marzo de 2007.
- ^ http://www.orangesmile.com/extreme/en/radioactive-zones/infected-apartment-in-kramatorsk.htm
- ^ Lluma, Diego (mayo-junio de 2000). "Antigua Unión Soviética: lo que dejaron los rusos". Boletín de los científicos atómicos . 56 (3): 14-17. doi : 10.2968 / 056003005 .
- ^ JM LaForge (1999). "Derrame de cesio radiactivo cocina Europa" . Diario de la isla de la Tierra . 14 (1). Archivado desde el original el 5 de septiembre de 2008 . Consultado el 28 de marzo de 2009 .
- ^ "Bola radiactiva china 'encontrar'" . BBC News . 27 de marzo de 2009.
- ^ "UiT har mistet radioaktivt stoff - kan ha blitt kastet" . iTromsø. 4 de noviembre de 2015.
- ^ "Stort metallskap sporløst forsvunnet. Inneholder radioaktive stoffer" . Dagbladet. 4 de noviembre de 2015.
- ^ "Cesio 137 ahora se remonta al garaje de la propiedad y partes de las instalaciones del sótano - Tiedote-en - STUK" . www.stuk.fi . Consultado el 10 de marzo de 2016 .
- ^ Hannele Aaltonen. "Contaminación por cesio-137 en las instalaciones de STUK en marzo de 2016" (PDF) . OIEA . Consultado el 13 de octubre de 2018 .
- ^ Casey Martin (3 de mayo de 2019). "13 expuestos a radiactividad" . KUOW .
Bibliografía
- Olsen, Rolf A. (1994). "4.2. La transferencia de cesio radiactivo del suelo a plantas y hongos en ecosistemas seminaturales". Radioecología nórdica: la transferencia de radionucleidos a través de los ecosistemas nórdicos al hombre . Estudios en Ciencias Ambientales. 62 . págs. 265-286. doi : 10.1016 / S0166-1116 (08) 71715-1 . ISBN 9780444816177.
enlaces externos
- Banco de datos de sustancias peligrosas del NLM: cesio, radiactivo
- Bombas sucias de cesio-137 de Theodore Liolios