Стронций-90

Стро́нций-90 (лат. strontium-90) — радиоактивный нуклид химического элемента стронция с атомным номером 38 и массовым числом 90. Образуется преимущественно при делении ядер в ядерных реакторах и ядерном оружии.

Стронций-90
Название, символ	Стронций-90, 90Sr
Альтернативные названия	Радиостронций
Нейтронов	52
Свойства нуклида
Атомная масса	89,907738(3)[1] а. е. м.
Дефект массы	−85 941,6(29)[1] кэВ
Удельная энергия связи (на нуклон)	8 695,90(3)[1] кэВ
Период полураспада	28,79(6)[2] лет
Продукты распада	90Y
Родительские изотопы	90Rb
Спин и чётность ядра	0+[2]
Канал распада Энергия распада β− 0,5459(14)[1] МэВ
Таблица нуклидов

В окружающую среду ⁹⁰Sr попадает преимущественно при ядерных взрывах и выбросах с АЭС.

Стронций является аналогом кальция и способен прочно откладываться в костях. Длительное радиационное воздействие ⁹⁰Sr и продуктов его распада поражает костную ткань и костный мозг (миелотоксичность), что приводит к развитию хронической лучевой болезни, опухолей кроветворной ткани и костей (радиогенная остеосаркома, крайне злокачественная и плохо поддающаяся лечению, отличается низкой радиочувствительностью). У беременных женщин накопленный в костях изотоп оказывает радиоактивное воздействие и на плод. С учётом этого и того, что стронций-90 обладает относительно длительным периодом полураспада, в основном используется как маркёрный при определении границ и уровней антропогенного радиоактивного загрязнения. При этом общий уровень ионизирующего излучения (включая γ- и α-) и суммарное содержания всех загрязняющих радионуклидов, в том числе короткоживущих, на данной территории может быть выше выявляемого стронция-90 или β-излучения^[3].

Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 5,1 ТБк.

Образование и распад

Стронций-90 является дочерним продуктом β⁻-распада нуклида ⁹⁰Rb (период полураспада составляет 158(5)^[2] c) и его изомеров^[2] c:

${\displaystyle \mathrm {^{90}_{37}Rb} \rightarrow \mathrm {^{90}_{38}Sr} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e}.}$

В свою очередь, ⁹⁰Sr претерпевает β⁻-распад, переходя в радиоактивный иттрий ⁹⁰Y (вероятность 100 %^[2], энергия распада 545,9(14) кэВ^[1]):

${\displaystyle \mathrm {^{90}_{38}Sr} \rightarrow \mathrm {^{90}_{39}Y} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e}.}$

Нуклид ⁹⁰Y также радиоактивен, имеет период полураспада в 64 часа и в процессе β⁻-распада с энергией 2,28 МэВ превращается в стабильный ⁹⁰Zr^[2].

Биологическое действие

Стронций является химическим аналогом кальция, поэтому он наиболее эффективно откладывается в костной ткани (в частности присутствие стронция-90 в детских зубах вследствие атмосферных ядерных испытаний было подтверждено исследованием канадского физика Урсулы Франклин, что стало одним из факторов принятия международного моратория на такие испытания^[4]). В мягких тканях задерживается менее 1 %. За счёт отложения в костной ткани, он облучает костную ткань и красный костный мозг. Так как у красного костного мозга взвешивающий коэффициент в 12 раз больше, чем у костной ткани, то именно он является критическим органом при попадании стронция-90 в организм, что увеличивает риск заболеть лейкемией. А поступление большого количества изотопа может вызвать лучевую болезнь. Эти же факты подтверждены в клинике развития хронической лучевой болезни у населения, проживавшего в долине реки Течи и в зоне ВУРС^[5].

Стронций-90 накапливается из загрязнённой им почвы растениями, далее по пищевой цепочке и происходит основное попадание в организм человека^[6][7][8], так и других позвоночных животных, где накапливается откладываясь в костях.

Радиоактивное воздействие на биологические организмы радиоактивного изотопа стронция-90 не следует путать с относительно безопасным стабильным изотопом стронция. При этом они не отличаются в способах поступления в организм и в участии в биологических обменных процессах в качестве химического элемента.

Получение

Изотоп ⁹⁰Sr получают из радиоактивных продуктов распада ²³⁵U в ядерных реакторах (выход достигает 3,5 % от продуктов деления)^[9].

Применение

⁹⁰Sr применяется в производстве радиоизотопных источников энергии в виде титаната стронция (плотность 5,1 г/см³, энерговыделение около 5,7 Вт/см³).

Одно из широких применений ⁹⁰Sr — контрольные источники дозиметрических приборов, в том числе военного назначения и Гражданской обороны. Наиболее распространенный — типа «Б-8» исполнен как металлическая подложка, содержащая в углублении каплю эпоксидной смолы, содержащей соединение ⁹⁰Sr. Для обеспечения защиты от образования радиоактивной пыли через эрозию, препарат закрыт тонким слоем фольги. Фактически такие источники ионизирующего излучения являются комплексом ⁹⁰Sr — ⁹⁰Y, поскольку иттрий непрерывно образуется при распаде стронция. ⁹⁰Sr — ⁹⁰Y является практически чистым бета-источником. В отличие от гамма-радиоактивных препаратов, бета-препараты легко экранировать относительно тонким (порядка 1 мм) слоем стали, что обусловило выбор бета-препарата для проверочных целей — т. н. контрольный источник (КИ), начиная со второго поколения дозиметрической аппаратуры, активно применялся для военных нужд (КИ Б-8: ДП-5 и ИМД-5; КИ «Напёрсток»: ДП-12), гражданской обороны СССР (КИ Б-8: ДП-5 (все модификации, кроме ДП-5В и ДП-5ВБ), ДП-63(А) и ДП-64) и профессиональной деятельности (КИ от РМГЗ-01, КИ от ДП-2).