Radioluminescência de trítio - Tritium radioluminescence

Os frascos de trítio radioluminescente de 1,8- curie (67  GBq ) 6 por 0,2 polegadas (152,4 mm × 5,1 mm) são frascos de vidro finos cheios de trítio com gás com superfícies internas revestidas com fósforo .

Radioluminescência de trítio é o uso de trítio gasoso , um isótopo radioativo de hidrogênio , para criar luz visível. O trítio emite elétrons por meio do decaimento beta e, ao interagir com um material fosforescente, a luz é emitida pelo processo de fosforescência . O processo geral de usar um material radioativo para excitar um fósforo e, por fim, gerar luz é chamado de radioluminescência . Como a iluminação de trítio não requer energia elétrica, encontrou amplo uso em aplicações como sinais de saída de emergência , iluminação de relógios de pulso e fontes portáteis, porém muito confiáveis, de luz de baixa intensidade que não degradam a visão noturna humana. Miras de armas para uso noturno e pequenas luzes (que precisam ser mais confiáveis ​​do que as movidas a bateria, mas não interferem na visão noturna ou são brilhantes o suficiente para revelar facilmente a localização de alguém) usadas principalmente por militares se enquadram na última aplicação.

História

O trítio foi considerado uma fonte de energia ideal para compostos autoluminosos em 1953 e a ideia foi patenteada por Edward Shapiro em 29 de outubro de 1953 nos Estados Unidos (2749251 - Fonte de Luminosidade).

Projeto

Chaveiros radioluminescentes

A iluminação de trítio é feita com tubos de vidro com uma camada de fósforo e gás trítio dentro do tubo. Esse tubo é conhecido como "fonte de luz de trítio gasoso" (GTLS) ou luz beta (uma vez que o trítio sofre decaimento beta ).

O trítio em uma fonte de luz de trítio gasoso sofre decaimento beta , liberando elétrons que fazem a camada de fósforo fosforescente .

Durante a fabricação, um pedaço de tubo de vidro de borossilicato que teve a superfície interna revestida com um material contendo fósforo é preenchido com trítio radioativo. O tubo é então selado no comprimento desejado usando um laser de dióxido de carbono . O borossilicato é preferido por sua força e resistência à quebra. No tubo, o trítio emite um fluxo constante de elétrons devido ao decaimento beta. Essas partículas excitam o fósforo, fazendo com que ele emita um brilho baixo e constante.

O trítio não é o único material que pode ser usado para iluminação com alimentação própria. O rádio foi usado para fazer tintas autoluminosas desde os primeiros anos do século 20 até aproximadamente 1970. O promécio substituiu brevemente o rádio como fonte de radiação. O trítio é a única fonte de radiação usada em fontes de luz radioluminescente hoje.

Várias preparações do composto de fósforo podem ser usadas para produzir diferentes cores de luz. Algumas das cores que foram fabricadas além dos fósforos comuns são verde, vermelho, azul, amarelo, roxo, laranja e branco.

Os GTLSs usados ​​em relógios emitem uma pequena quantidade de luz: não o suficiente para serem vistos à luz do dia, mas visíveis no escuro a uma distância de vários metros. O GTLS médio tem uma vida útil de 10 a 20 anos. Por ser um isótopo instável com meia-vida de 12,32 anos, a taxa de emissões beta diminui pela metade nesse período. Além disso, a degradação do fósforo fará com que o brilho de um tubo de trítio caia em mais da metade nesse período. Quanto mais trítio é colocado inicialmente no tubo, mais brilhante ele fica e mais longa sua vida útil. Os sinais de saída de trítio geralmente vêm em três níveis de brilho garantidos para expectativas de vida útil de 10, 15 ou 20 anos. A diferença entre os sinais é a quantidade de trítio que o fabricante instala.

A luz produzida por GTLSs varia em cor e tamanho. O verde geralmente aparece como a cor mais brilhante e o vermelho a menos brilhante. Os tamanhos variam de tubos pequenos o suficiente para caber no ponteiro de um relógio até os do tamanho de um lápis. Tubos grandes (5 mm de diâmetro e até 100 mm de comprimento) geralmente são encontrados apenas em verde e podem, surpreendentemente, não ser tão brilhantes quanto o trítio padrão de 22,5 mm × 3 mm; este tamanho menor é geralmente o mais brilhante e é usado principalmente em chaveiros disponíveis comercialmente.

Usos

Um mostrador de relógio com iluminação "permanente"
Miras noturnas de revólver iluminadas com trítio em um FN Five-seven

Essas fontes de luz são frequentemente vistas como iluminação "permanente" para os ponteiros de relógios de pulso destinados ao mergulho, à noite ou ao uso em combate. Eles também são usados ​​em chaveiros de novidades brilhantes e em placas de saída auto-iluminadas . Eles são preferidos pelos militares para aplicações onde uma fonte de energia pode não estar disponível, como para mostradores de instrumentos em aeronaves, bússolas e miras para armas. No caso de fontes de luz de trítio sólido, o trítio substitui alguns dos átomos de hidrogênio na tinta, que também contém um fósforo, como o sulfeto de zinco.

Luzes de trítio ou luzes beta eram usadas anteriormente em iscas de pesca. Algumas lanternas possuem ranhuras para frascos de trítio para que possam ser facilmente localizadas no escuro.

O trítio é usado para iluminar a mira de ferro de algumas armas pequenas. O retículo na mira óptica SUSAT do SA80 , bem como na mira telescópica LPS 4x6 ° TIP2 de um rifle PSL , contém uma pequena quantidade de trítio para o mesmo efeito que um exemplo de uso de trítio em uma mira de rifle. Os elétrons emitidos pelo decaimento radioativo do trítio fazem o fósforo brilhar, proporcionando uma visão de arma de fogo de longa duração (vários anos) e sem bateria, visível em condições de pouca iluminação. O brilho do trítio não é perceptível em condições de muita luz, como durante o dia, no entanto. Como resultado, alguns fabricantes começaram a integrar miras de fibra ótica com frascos de trítio para fornecer miras de armas de fogo brilhantes e de alto contraste em condições de luz e pouca luz.

Segurança

Um sinal de saída autoluminoso que contém tubos de trítio

Embora esses dispositivos contenham uma substância radioativa, atualmente acredita-se que a iluminação com alimentação própria não representa um problema significativo para a saúde. Um relatório de 2007 do Grupo Consultivo da Agência de Proteção à Saúde do Governo do Reino Unido sobre Radiação Ionizante declarou que os riscos à saúde da exposição ao trítio eram o dobro do anteriormente definido pela Comissão Internacional de Proteção Radiológica , mas dispositivos de iluminação de trítio encapsulado, normalmente na forma de um vidro luminoso tubo embutido em um bloco grosso de plástico transparente, evita que o usuário seja exposto ao trítio, a menos que o dispositivo seja quebrado.

O trítio não apresenta ameaça de radiação beta externa quando encapsulado em recipientes não permeáveis ​​ao hidrogênio devido à sua baixa profundidade de penetração, que é insuficiente para penetrar na pele humana intacta. No entanto, os dispositivos GTLS emitem baixos níveis de raios-X devido ao bremsstrahlung . De acordo com um relatório da Organização para Cooperação e Desenvolvimento Econômico , qualquer radiação externa de um dispositivo de luz de trítio gasoso deve-se exclusivamente ao bremsstrahlung, geralmente na faixa de 8–14 keV. A taxa de dose de bremsstrahlung não pode ser calculada apenas a partir das propriedades do trítio, pois a taxa de dose e a energia efetiva dependem da forma de contenção. Um frasco GTLS simples e cilíndrico construído com vidro de 0,1 mm de espessura com 10 mm de comprimento e 0,5 mm de diâmetro produzirá uma taxa de dose superficial de 100 milirads por hora por curie. Se, em vez disso, o mesmo frasco fosse construído com vidro de 1 mm de espessura e envolto em uma cobertura de plástico de 2–3 mm de espessura, o GTLS produzirá uma taxa de dosagem de superfície de 1 milirad por hora por curie. A taxa de dose medida a 10 mm de distância será duas ordens de magnitude menor do que a taxa de dose de superfície medida. Dado que a espessura da metade do valor da radiação de fótons de 10 keV na água é de cerca de 1,4 mm, a atenuação fornecida pelo tecido que cobre os órgãos formadores de sangue é considerável.

O principal perigo do trítio surge se for inalado, ingerido, injetado ou absorvido pelo corpo. Isso resulta na absorção da radiação emitida em uma região relativamente pequena do corpo, novamente devido à baixa profundidade de penetração. A meia-vida biológica do trítio - o tempo que leva para a metade de uma dose ingerida ser expelida do corpo - é baixa, de apenas 12 dias. A excreção de trítio pode ser acelerada ainda mais aumentando a ingestão de água para 3-4 litros / dia. A exposição direta e de curto prazo a pequenas quantidades de trítio é geralmente inofensiva. Se um tubo de trítio quebrar, deve-se deixar a área e permitir que o gás se espalhe no ar. Observe que ele é mais leve que o ar e flutua para cima como o hélio . O trítio existe naturalmente no meio ambiente, mas em quantidades muito pequenas.

Legislação

Como o trítio é usado em armas de fissão reforçada e armas termonucleares (embora em quantidades vários milhares de vezes maiores do que em um chaveiro), os dispositivos de consumo e de segurança contendo trítio para uso nos Estados Unidos estão sujeitos a posse, revenda, descarte e uso certos restrições. Nos EUA, dispositivos como sinais de saída autoluminosos, medidores, relógios de pulso, etc. que contêm pequenas quantidades de trítio estão sob a jurisdição da Comissão Reguladora Nuclear e estão sujeitos aos regulamentos de posse, distribuição e importação e exportação encontrados em 10 CFR Parts, 30, 32 e 110. Eles também estão sujeitos aos regulamentos de posse, uso e descarte em certos estados. Os produtos luminosos que contêm mais trítio do que o necessário para um relógio de pulso não estão amplamente disponíveis nas lojas de varejo nos Estados Unidos.

Eles são vendidos e usados ​​prontamente no Reino Unido e nos EUA. Eles são regulamentados na Inglaterra e no País de Gales pelos departamentos de saúde ambiental dos conselhos locais. Na Austrália, os produtos que contêm trítio estão isentos de licença se contiverem menos de 1 × 10 6 becquerels por grama (2,7 × 10 −5  Ci / g) de trítio e tiverem uma atividade total de menos de 1 × 10 9 becquerels (0,027 Ci), exceto para dispositivos de segurança em que o limite é de atividade total de 74 × 10 9 becquerels (2,0 Ci).

Veja também

Referências

links externos