¿Qué es el tritio? Definición

El tritio es el único radioisótopo natural de hidrógeno. El tritio es también un subproducto de la producción de electricidad por las centrales nucleares. Dosimetría de radiación

Tritio

El tritio  es el único radioisótopo natural de hidrógeno. Su número atómico es naturalmente 1, lo que significa que hay 1 protón y 1 electrón en la estructura atómica. A diferencia del núcleo de hidrógeno y el núcleo de deuterio, el tritio tiene neutrones en el núcleo. El tritio es natural, pero es extremadamente raro . El tritio se produce en la atmósfera cuando los rayos cósmicos chocan con las moléculas de aire. El tritio es también un subproducto de la producción de electricidad por las centrales nucleares . El nombre de este isótopo se forma a partir de la palabra griega τρίτος ( trítos ) que significa «tercero».

Decaimiento de tritio

El tritio es un isótopo radiactivo, pero emite una forma muy débil de radiación, una partícula beta de baja energía que es similar a un electrón. Es un emisor beta puro (es decir, un emisor beta sin una radiación gamma que lo acompañe ). La energía cinética del electrón varía, con un promedio de 5,7 keV, mientras que el antineutrino electrónico casi indetectable se lleva la energía restante . Una energía de electrones tan baja causa que el electrón no pueda penetrar en la piel o incluso no viajar muy lejos en el aire. Las partículas beta del tritio pueden penetrar solo alrededor de 6.0 mm de aire.

El tritio se desintegra a través de la desintegración beta negativa en helio-3 con una vida media de 12,3 años .

Decaimiento de tritio

3 H

Tritio en reactores nucleares

Sección transversal de la reacción 10B (n, 2alpha) T.
Sección transversal de la reacción 10B (n, 2alpha) T.

El tritio es un subproducto en reactores nucleares . La fuente más importante (debido a las liberaciones de agua tritiada) de tritio en las centrales nucleares proviene del ácido bórico , que se usa comúnmente como una cuña química para compensar un exceso de reactividad inicial. Las principales reacciones en las que se genera el tritio a partir del boro son las siguientes:

10B (n, T + 2 * alfa)

Esta reacción umbral de neutrones rápidos con un isótopo 10 B es la forma principal, cómo se genera el tritio radiactivo en el circuito primario de todos los PWR . 10 B  es la fuente principal de tritio radiactivo en el circuito primario de todos los PWR (que usan ácido bórico como una cuña química ). Reacción nuclear directaTenga en cuenta que esta reacción ocurre muy raramente en comparación con la reacción más común  (n, alfa)  del isótopo 10 B con neutrones térmicos .

Hay más reacciones con los neutrones, que rara vez pueden conducir a la formación de tritio radiactivo, por ejemplo:

10B (n, alfa) 7Li + 7Li (n, n + alfa) 3H  – reacción umbral (~ 3 MeV).

Boro 10. Comparación de la sección transversal total y la sección transversal para reacciones (n, alfa).
Fuente: JANIS (software de información de datos nucleares basado en Java); La biblioteca de datos nucleares JEFF-3.1.1 [/ caption

Boro 10 . Comparación de la sección transversal total y la sección transversal para reacciones (n, alfa).Fuente: JANIS (software de información de datos nucleares basado en Java); La biblioteca de datos nucleares JEFF-3.1.1

El tritio es también un producto de fisión (fisión ternaria) de la división de materiales fisionables . De hecho, la fisión probablemente produce más tritio que todas las demás fuentes en los reactores de agua ligera . Su producción (rendimiento) es de aproximadamente un átomo por cada 10.000 fisión. Por otro lado, solo una fracción muy pequeña del tritio producto de fisión se difunde desde la matriz de combustible y el revestimiento de combustible hacia el refrigerante primario.El tritio también se produce en reacción con 6 Li.

6Li (n, α) 3H

Esta es una reacción que permite la detección de neutrones, pero en algunos casos, se agrega LiOH para controlar el pH del refrigerante primario en algunos LWR. La sección transversal de reacción para los neutrones térmicos es σ = 925 graneros y el litio natural tiene una abundancia de 6 Li 7,4%.

El tritio se produce en las centrales nucleares en forma de agua tritiada. El agua tritiada es como el agua normal, pero es muy muy débilmente radiactiva. Por lo tanto, no representa un peligro para la salud humana. Las emisiones de agua tritiada son monitoreadas de cerca por los operadores de la planta y los supervisores estatales.

Referencia: Jacobs DG Fuentes de tritio y su comportamiento tras su liberación al medio ambiente. Comisión de Energía Atómica de EE. UU., 1968.

Tritio en la naturaleza

El tritio se produce en la atmósfera cuando los rayos cósmicos chocan con las moléculas de aire. En la reacción más importante para la producción natural, un neutrón rápido (que debe tener una energía superior a 4.0 MeV) interactúa con el nitrógeno atmosférico:

A nivel mundial, la producción de tritio a partir de fuentes naturales es de 148 petabecquerels por año. Como resultado, el agua tritiada producida participa en el ciclo del agua.

  • aproximadamente 400 Bq / m 3 en agua continental
  • aproximadamente 100 Bq / m 3 en los océanos

El tritio representa un riesgo para la salud como resultado de la exposición interna solo después de la ingestión en agua potable o alimentos, o la inhalación o absorción a través de la piel. El tritio introducido en el cuerpo se distribuye uniformemente entre todos los tejidos blandos. Una dosis anual promedio de la ingesta de tritio natural es 0.01 μSv .

En caso de ingestión o inhalación de tritio artificial, un tiempo medio biológico de tritio es de 10 días para HTO y 40 días para OBT (tritio unido orgánicamente) formado a partir de HTO en el cuerpo de adultos. También se demostró que el tiempo medio biológico de HTO depende en gran medida de muchas variables y varía de aproximadamente 4 a 18 días. Durante los meses más cálidos, la vida media promedio es menor, lo que se atribuye al aumento de la ingesta de agua. Además, beber grandes cantidades de alcohol reducirá la vida media biológica del agua en el cuerpo.

Ver también: tritio en la naturaleza

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