Krypton-85 ( 85 Kr ) es un radioisótopo de kriptón .
General | |
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Símbolo | 85 Kr |
Nombres | criptón-85, Kr-85 |
Protones | 36 |
Neutrones | 49 |
Datos de nucleidos | |
Media vida | 10.756 años |
Productos de descomposición | 85 Rb |
Masa de isótopos | 84,9125273 (21) u |
Girar | 9/2 + |
Exceso de energia | −81480.267 keV |
Energía de unión | 8698.562 keV |
Modos de decaimiento | |
Modo de decaimiento | Energía de desintegración ( MeV ) |
Desintegración beta | 0,687 |
Desintegración beta | 0,173 |
Isótopos de criptón Tabla completa de nucleidos |
Krypton-85 tiene una vida media de 10,756 años y una energía de desintegración máxima de 687 keV . [1] Se descompone en rubidio estable -85. Su decaimiento más común (99,57%) es por emisión de partículas beta con una energía máxima de 687 keV y una energía media de 251 keV. La segunda desintegración más común (0,43%) es la emisión de partículas beta (energía máxima de 173 keV) seguida de la emisión de rayos gamma (energía de 514 keV). [2] Otros modos de desintegración tienen probabilidades muy pequeñas y emiten rayos gamma menos energéticos. [1] [3] Krypton-85 es principalmente sintético, aunque se produce naturalmente en trazas por espalación de rayos cósmicos .
En términos de radiotoxicidad , 440 Bq de 85 Kr equivalen a 1 Bq de radón-222 , sin considerar el resto de la cadena de desintegración del radón .
Presencia en la atmósfera terrestre
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 |
Producción natural
El criptón-85 se produce en pequeñas cantidades por la interacción de los rayos cósmicos con el estable criptón-84 en la atmósfera. Las fuentes naturales mantienen un inventario de equilibrio de aproximadamente 0.09 PBq en la atmósfera. [4]
Producción antropogénica
Sin embargo, a partir de 2009 la cantidad total en la atmósfera se estima en 5500 PBq debido a fuentes antropogénicas. [5] A fines del año 2000, se estimó en 4800 PBq, [4] y en 1973, en 1961 PBq (53 megacuries). [6] La más importante de estas fuentes humanas es el reprocesamiento de combustible nuclear , ya que el kriptón-85 es uno de los siete productos de fisión de vida media más comunes . [4] [5] [6] La fisión nuclear produce alrededor de tres átomos de criptón-85 por cada 1000 fisiones (es decir, tiene un rendimiento de fisión del 0,3%). [7] La mayor parte o la totalidad de este kriptón-85 se retiene en las barras de combustible nuclear gastado ; el combustible gastado en la descarga de un reactor contiene entre 0,13 y 1,8 PBq / Mg de criptón-85. [4] Parte de este combustible gastado se vuelve a procesar . El reprocesamiento nuclear actual libera 85 Kr gaseoso a la atmósfera cuando se disuelve el combustible gastado. En principio, sería posible capturar y almacenar este gas criptón como residuo nuclear o para su uso. La cantidad global acumulada de kriptón-85 liberada de la actividad de reprocesamiento se ha estimado en 10.600 PBq en 2000. [4] El inventario global mencionado anteriormente es menor que esta cantidad debido a la desintegración radiactiva; una fracción más pequeña se disuelve en los océanos profundos. [4]
Otras fuentes creadas por el hombre contribuyen en pequeña medida al total. Las pruebas de armas nucleares atmosféricas liberaron un estimado de 111-185 PBq. [4] El accidente de 1979 en la planta de energía nuclear de Three Mile Island liberó alrededor de 1,6 PBq (43 kCi). [8] El accidente de Chernobyl liberó alrededor de 35 PBq, [4] [5] y el accidente de Fukushima Daiichi liberó un estimado de 44-84 PBq. [9]
La concentración atmosférica media de kriptón-85 fue de aproximadamente 0,6 Bq / m 3 en 1976, y ha aumentado a aproximadamente 1,3 Bq / m 3 en 2005. [4] [10] Estos son valores medios mundiales aproximados; las concentraciones son más altas a nivel local alrededor de las instalaciones de reprocesamiento nuclear, y generalmente son más altas en el hemisferio norte que en el hemisferio sur.
Para el monitoreo atmosférico de áreas extensas, el kriptón-85 es el mejor indicador de separaciones clandestinas de plutonio. [11]
Las liberaciones de Krypton-85 aumentan la conductividad eléctrica del aire atmosférico. Se espera que los efectos meteorológicos sean más fuertes cerca de la fuente de las emisiones. [12]
Usos en la industria
Krypton-85 se utiliza en lámparas de descarga de arco comúnmente utilizadas en la industria del entretenimiento para luces de película HMI grandes, así como lámparas de descarga de alta intensidad . [13] [14] [15] [16] [17] La presencia de criptón-85 en el tubo de descarga de las lámparas puede hacer que las lámparas se enciendan fácilmente. [14] Los primeros desarrollos experimentales de iluminación de krypton-85 incluyeron una luz de señal de ferrocarril diseñada en 1957 [18] y un letrero de carretera iluminado erigido en Arizona en 1969. [19] El servidor de números aleatorios HotBits utiliza actualmente una cápsula de krypton-85 . (una alusión a que el elemento radiactivo es una fuente de entropía de la mecánica cuántica ). [20]
Krypton-85 también se utiliza para inspeccionar componentes de aeronaves en busca de pequeños defectos. Se permite que Krypton-85 penetre en pequeñas grietas y luego se detecta su presencia mediante autorradiografía . El método se denomina "formación de imágenes por penetración de gas criptón". El gas penetra por aberturas más pequeñas que los líquidos utilizados en la inspección con tintes penetrantes y la inspección con penetrantes fluorescentes . [21]
Krypton-85 se utilizó en tubos de electrones reguladores de voltaje de cátodo frío, como el tipo 5651. [22]
Referencias
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