Криптон. 
Радиоэкология и экологическая радиохимия

Криптон, Кг, — благородный одноатомный газ, элемент главной подгруппы восьмой группы, четвёртого периода периодической системы; Z=36.

В природе Кг представлен 5 стабильными нуклидами и одним слабо радиоактивным: ?⁸Кг (изотопная распространённость 0,35%),^Кг (2,28%), ⁸²Кг (11,58%), ⁸-зКг (11,49%), ⁸⁴Кг (57,0%), ⁸⁶Кг (17,3%). Содержание в атмосферном воздухе 1,14-ю*⁴% по объёму, общие запасы 5, з-ю¹²м³. В i м³ воздуха содержится ~1 см³ Кг. Долгоживущим радиоактивным изотопом криптона является ⁸¹Кг с Г=2Ю000 л.

С экологической точки зрения важным является изотоп ^8!>Кг, Ti/₂= 10,776 л, p-распад в стабильный ⁸sRb. Распад сопровождается излучением одной р-частицы (вероятность 0,9957, Ермакс=687 кэВ, ?_Ср=251 кэВ), Вторым типом распада (вероятность 0,43%) является эмиссия р-частицы (максимальная энергия 173 кэВ) и одного у-кванта (?,=514 кэВ). Имеет место электронная конверсия (среднее число на распад 0,3, энергия 0,4988), сопровождающаяся испусканием нескольких конверсионных электронов.

низкой энергии и рентгеновских лучей. Другие моды распада имеют очень маленькие вероятности и выбрасывают менее энергичные у-лучи.

Рис. 1. Схема распада ⁸5 Кг.

В природе ⁸5 Кг генерируется в небольших количествах в результате взаимодействия космических лучей со стабильным ⁸4 Кг который присутствует в концентрациях от 1 смз/мз). В атомном реакторе ⁸⁵Кг производится при делении нейтронами ядер U и Ри. Средние выходы при делении отличаются в —2 раза для ²39Рц и ²ззи, будучи о, 6 и 1,3 атомов на юо делений, соответственно. Сейчас содержание ⁸зКг в атмосфере в миллионы раз выше, чем до начала атомной эры. Концентрация ⁸зКг в атмосфере после 1955 г. начала резко увеличиваться в связи с испытанием ядерного оружия и развитием атомной энергетики. При испытаниях ядерного оружия выделилось 1,3 ю¹⁸ Бк ⁸«>Кг. В конце 20-го века темпы поступления ⁸⁵Кг в воздух уменьшились, из-за прекращения испытания атомного оружия и сокращения производства оружейного U.

Радионуклид ^8г>Кт образуется в реакторах при делении тепловыми нейтронами ²35U и ²39Pu с выходом соответственно 0,3 и 0,125%; он выбрасывается в атмосферу при работе АЭС и при переработке ОЯТ. Темпы производства ⁸5 Кг зависят от типа топлива, и от типа реактора. Для тепловых реакторов наработка (1,1−5-1,5) ю*з Бк/МВт (э). ⁸⁸Кг образуется в ТВЭЛах, где он сохраняется до тех пор, пока их не подвергают переработке. Только небольшая доля (<1%) РБГ, проникающих через оболочки ТВЭЛов, выбрасывается в атмосферу при эксплуатации реактора.

Мощность всех АЭС в мире в 2002 г. составляла 353 289 МВт (эл.), и с учётом их суммарной тепловой мощности на всех атомных станциях за 1 год нарабатывается ~6,мо¹⁸ Бк ^н^Кт.

Существует несколько способов улавливания и извлечения ⁸5 Кг из сбросных газов радиохимических заводов и АЭС: адсорбция при комнатной температуре на слое активированного угля; низкотемпературная адсорбция на слое древесного угля или силикагеля; низкотемпературная дистилляция; избирательная адсорбция на фреоне-12; пропускание сквозь мембраны с избирательной проницаемостью; осаждения клатратов. Методы очистки задерживают удаляемые газы на время, достаточное для распада короткоживущих газов. Для улавливания ^8г>Кг эти методы неэффективны.

^8е>Кг удаляется из атмосферы за счёт процесса радиоактивного распада. Низкая растворимость Кг в воде ограничивает накопление ⁸5 Кг в дождевой воде. Адсорбция Кг на твёрдых воздушных аэрозолях и последующее их осаждение слабо удаляет ⁸sKr. Переход ^8;«Кг в почву возможен путём диффузии, однако этот механизм удаляет лишь 0,05% Кг из атмосферы.

Поэтому почва не nqiaeT никакой роли в удалении ⁸зКг. Воды океана удаляют 3% атмосферного Кг, т. е. являются второстепенным стоком ⁸5 Кг.

Объём Кг равен 1,113-ю-⁶ объёма воздуха, масса Кг в атмосфере 1,64-ю¹⁰ г, масса Кг в перемешиваемом слое океана глубиной юо м 6,7-ю¹² г, т. е. 0,04% массы Кг в атмосфере, содержание Кг в океане 4,7−10*4 г, т. е. 3% общего количества в океане. Океаны незначительные поглотители ⁸зКг из атмосферы. Такие процессы, как вымывание, «сухое» осаждение и осаждение за счёт адсорбции на аэрозольных частицах приводят к удалению лишь небольшой части ^8sKr.

Из-за инертности благородных газов ⁸зКг имеет тенденцию к накоплению в атмосфере в концентрации, определяемой скоростью его поступления в атмосферу, метеорологической диффузией и радиоактивным распадом для любой заданной точки. Ни мировой океан, ни поверхность земли не являются значительными поглотителями этого радионуклида.

⁸5 Кг обычно измеряют счётчиком внутреннего наполнения. Радиоактивный газ вводят непосредственно в рабочий объём, что обеспечивает регистрацию практически каждого акта распада, если он сопровождается испусканием заряженной частицы. Для регистрации ⁸-«>Кг используют также метод измерения активности газов с помощью тонкостенных счётчиков. При достаточной активности ⁸зКг его идентификацию и содержание в атмосфере проводят с помощью у-спектрометра с германиевым детектором по у-линии 0,514 МэВ (0,43%). Выход у-квантов в (3-распаде 0,435% и измерение требует не менее 500 см³ Кг, т. е. 440 мз воздуха.

Для мониторинга содержания ⁸зКг в атмосфере, используют лабораторные установки, извлекающие Кг из воздуха с помощью низкотемпературной динамической адсорбции на активированном угле или силикагеле с последующей фракционированной десорбцией и разделением фракций методом газовой хроматографии. Применяются также установки с ректификационной колонной, где сжиженный воздух разделяется на лёгкую и тяжёлую фракции; Кг, Хе и Rn концентрируются в тяжёлой фракции. На конечной стадии концентрирования используют газовый хроматограф. Аппаратура монтируется на грузовых автомобилях или морских судах.

Воздействие ⁸зКг на человека происходит путём внешнего облучения от проходящего облака или и внутреннего облучения после ингаляции ^8г>Кг и поглощения в тканях организма. Удельная активность ⁸^Кг в атмосфере 1 Бк/мз даёт дозу 8−10−9 Зв/год. С точки зрения радиотоксичности 440 Бк ⁸⁵Кг эквивалентна 1 Бк ²²²Rn (без учёта его продуктов распада).

Поскольку выход уквантов на один акт распада ^8!>Кг в 250 раз меньше, чем (3-частиц, то критическим органом является кожа, непосредственно соприкасающаяся с загрязненным воздухом. При этом доза облучения гонад и всего тела ниже на два порядка по сравнению с дозой в коже. В организм человека ⁸¹>Кг поступает через органы дыхания; критический орган — лёгкие. Концентрация ⁸зКг в организме не является равномерной: в жировой ткани она в 50 раз выше, чем в других частях тела. Коэффициенты распределения =0,45 для жировой и 0,07 для нежировой тканей. У людей с нормальным содержанием жира накопление равновесной концентрации ⁸⁵Кг в организме происходит в течение 3 ч, а при повышенном содержании жира в тканях — в течение 9 ч, т. е. гораздо медленнее. При содержании ⁸5 Кг в воздухе 37 кБк/мз равновесная концентрация в жировой ткани =0,015 Бк/г, в скелете — 0,0048 Бк/г и в мягких тканях — 0,0031 Бк/г. Для человека массой 70 кг концентрация ⁸зКг составляет (в кБк): в жировой ткани 188, в скелете 4,48, в мягких тканях 146, в организме 383.

При ингаляции Кг максимальная его концентрация оказывается в лёгких и жире. По величине отношения концентрации этого радионуклида в какой-либо ткани к концентрации в воздухе органы располагаются в следующем порядке: лёгкиежостный мозг>жир>надпочечники> лимфатические узлыжожа>поджелудочная железа>щитовидная железажость. Высокие значения концентрации Кг в костном мозге связаны со значительным содержанием в нём жира. При ингаляции в течение 4 суток, ⁸-*>Кг накапливается в отдельных органах животных быстрее, чем в друтих: коэффициент накопления составляет 0,154 для кожи; 0,171 — для яичников; 0,081 — для толстого кишечника, и он значительно ниже для таких органов, как мозг — 0,007, сердце — 0,012 и кости — 0,015.

Выведение Кг из отдельных органов описывается суммой трёх компонент. Среднее значение Ть Кг из лёгких и крови составляет 30 с, среднее значение Тб из жировой ткани находится в пределах 1,84−3,7 ч, а среднее значение Тб выведения из мышечной и других тканей 44−11 мин.

Значения мощности равновесной поглощённой дозы для различных органов человека на единицу⁷ концентрации ⁸$Кг в воздухе при погру⁷— жении в полубесконечное облако (сГр-м-У3,7-ю⁴ Бк/г): кожа 1,8; жировая ткань 1,5*10-*; лёгкие 3,1*10-®; красный костный мозг 1,8*Ю'²; скелет 1,9-ю^-2; яичники 6,2-ю^-3; семенняки 1,6-Ю^-2; все тело 1,5-ю^-2.

МКРЗ в условиях в условиях 40 часовой рабочей недели рекоменду⁷— ет значение предельной концентрации ^8зКг в воздухе = 5-ю⁶ Бк/м³.