Estrôncio-90 - Strontium-90
Em geral | |
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Símbolo | 90 Sr |
Nomes | estrôncio-90, Sr-90 |
Prótons | 38 |
Nêutrons | 52 |
Dados de nuclídeo | |
Abundância natural | syn |
Meia-vida | 28,79 anos |
Produtos decadentes | 90 Y |
Modos de deterioração | |
Modo de decaimento | Energia de decaimento ( MeV ) |
Decadência beta | 0,546 |
Isótopos de estrôncio Tabela completa de nuclídeos |
Estrôncio-90 (90
Sr
) é um isótopo radioativo de estrôncio produzido por fissão nuclear , com meia-vida de 28,8 anos. Ela sofre β - decadência em ítrio-90 , com uma energia de decaimento de 0,546 MeV. O estrôncio-90 tem aplicações na medicina e na indústria e é um isótopo preocupante na precipitação de armas nucleares e acidentes nucleares .
Radioatividade
O estrôncio de ocorrência natural é não radioativo e não tóxico em níveis normalmente encontrados no ambiente, mas 90 Sr é um perigo de radiação. 90 sofre Sr p - decaimento com uma meia-vida de 28,79 anos e uma energia de decaimento de 0,546 MeV distribuído para um electrão , um antineutrino , e o ítrio isótopo 90 Y , que no sofre volta β - decaimento , com uma meia-vida de 64 horas e uma energia de decaimento de 2,28 MeV distribuída para um elétron, um antineutrino e 90 Zr (zircônio), que é estável. Observe que 90 Sr / Y é quase uma fonte de partícula beta pura ; a emissão de fótons gama do decaimento de 90 Y é tão rara que normalmente pode ser ignorada.
90 Sr tem uma atividade específica de 5,21 TBq / g.
Prop: Unidade: |
t ½ ( a ) |
Rendimento ( % ) |
Q * ( keV ) |
βγ * |
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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 |
Produto de fissão
90 Sr é um produto da fissão nuclear . Está presente em quantidade significativa no combustível nuclear usado , nos resíduos radioativos de reatores nucleares e na precipitação radioativa de testes nucleares . Para a fissão de nêutrons térmicos, como nas usinas nucleares de hoje, o rendimento do produto da fissão do urânio-235 é 5,7%, do urânio-233 6,6%, mas do plutônio-239 apenas 2,0%.
Lixo nuclear
O estrôncio-90 é classificado como resíduo de alto nível. Sua meia-vida de 29 anos significa que pode levar centenas de anos para se decompor a níveis insignificantes. A exposição a água e alimentos contaminados pode aumentar o risco de leucemia e câncer ósseo .
Remediação
As algas mostraram seletividade para o estrôncio em estudos, onde a maioria das plantas utilizadas na biorremediação não apresentou seletividade entre o cálcio e o estrôncio, muitas vezes tornando-se saturadas com cálcio, que é maior em quantidade e também está presente nos resíduos nucleares.
Os pesquisadores analisaram a bioacumulação de estrôncio por Scenedesmus spinosus ( algas ) em águas residuais simuladas. O estudo afirma uma capacidade de biossorção altamente seletiva para estrôncio de S. spinosus, sugerindo que pode ser apropriado para o uso de águas residuais nucleares.
Um estudo da alga Closterium moniliferum da lagoa usando estrôncio estável descobriu que variar a proporção de bário para estrôncio na água melhorou a seletividade do estrôncio.
Efeitos biológicos
Atividade biológica
O estrôncio-90 é um " buscador de ossos " que exibe um comportamento bioquímico semelhante ao cálcio , o próximo elemento mais leve do grupo 2 . Depois de entrar no organismo, na maioria das vezes por ingestão de alimentos ou água contaminados, cerca de 70–80% da dose é excretada. Praticamente todo o estrôncio-90 restante é depositado nos ossos e na medula óssea , com o 1% restante permanecendo no sangue e nos tecidos moles. Sua presença nos ossos pode causar câncer ósseo , câncer de tecidos próximos e leucemia . A exposição a 90 Sr pode ser testada por um bioensaio , mais comumente por urinálise .
A meia-vida biológica do estrôncio-90 em humanos tem sido relatada de 14 a 600 dias, 1000 dias, 18 anos, 30 anos e, no limite superior, 49 anos. A ampla variedade de dados de meia-vida biológica publicados são explicados pelo complexo metabolismo do estrôncio dentro do corpo. No entanto, calculando a média de todas as vias de excreção, a meia-vida biológica geral é estimada em cerca de 18 anos.
A taxa de eliminação do estrôncio-90 é fortemente afetada pela idade e sexo, devido às diferenças no metabolismo ósseo .
Junto com os isótopos de césio 134 Cs , 137 Cs e o isótopo de iodo 131 I , estava entre os isótopos mais importantes em relação aos impactos na saúde após o desastre de Chernobyl . Como o estrôncio tem uma afinidade para o receptor sensível ao cálcio das células da paratireóide que é semelhante ao do cálcio, o risco aumentado dos liquidatários da usina de Chernobyl de sofrer de hiperparatireoidismo primário pode ser explicado pela ligação do estrôncio-90.
Usos
Geradores termoelétricos radioisótopos (RTGs)
O decaimento radioativo do estrôncio-90 gera uma quantidade significativa de calor, 0,95 W / g na forma de estrôncio metálico puro ou aproximadamente 0,256 W / g como titanato de estrôncio e é mais barato do que o 238 Pu alternativo . É usado como fonte de calor em muitos geradores termoelétricos de radioisótopos russos / soviéticos , geralmente na forma de titanato de estrôncio. Também foi usado na série de RTGs "Sentinel" dos EUA.
Aplicações industriais
90 Sr encontra uso na indústria como uma fonte radioativa para medidores de espessura.
Aplicações médicas
90 Sr encontra amplo uso na medicina como uma fonte radioativa para radioterapia superficial de alguns tipos de câncer. Quantidades controladas de 90 Sr e 89 Sr podem ser usadas no tratamento de câncer ósseo e para tratar a reestenose coronariana por meio de braquiterapia vascular . Também é usado como marcador radioativo na medicina e na agricultura.
Aplicações aeroespaciais
90 Sr é usado como um método de inspeção de lâmina em alguns helicópteros com longarinas de lâmina oca para indicar se uma rachadura se formou.
Contaminação de 90 Sr no meio ambiente
O estrôncio-90 não é tão provável quanto o césio-137 de ser liberado como parte de um acidente de reator nuclear porque é muito menos volátil, mas é provavelmente o componente mais perigoso da precipitação radioativa de uma arma nuclear.
Um estudo de centenas de milhares de dentes decíduos , coletados pela Dra. Louise Reiss e seus colegas como parte do Baby Tooth Survey , encontrou um grande aumento nos níveis de 90 Sr durante os anos 1950 e início dos 1960. Os resultados finais do estudo mostraram que as crianças nascidas em St. Louis, Missouri , em 1963, tinham níveis de 90 Sr em seus dentes decíduos 50 vezes maiores do que os encontrados em crianças nascidas em 1950, antes do advento dos testes atômicos em grande escala. Os revisores do estudo previram que a precipitação radioativa causaria um aumento na incidência da doença naqueles que absorveram estrôncio-90 em seus ossos. No entanto, nenhum estudo de acompanhamento dos sujeitos foi realizado, então a afirmação não foi testada.
Um artigo com as descobertas iniciais do estudo foi distribuído ao presidente dos EUA John F. Kennedy em 1961 e ajudou a convencê-lo a assinar o Tratado de Proibição de Testes Nucleares Parciais com o Reino Unido e a União Soviética , encerrando os testes de armas nucleares acima do solo que colocaram o maiores quantidades de precipitação nuclear na atmosfera.
O desastre de Chernobyl liberou cerca de 10 PBq , ou cerca de 5% do estoque central, de estrôncio-90 no meio ambiente. O desastre de Fukushima Daiichi liberou, desde o acidente até 2013, 0,1 a 1 PBq de estrôncio-90 na forma de água de resfriamento contaminada no Oceano Pacífico .