錒系元素和分裂產物的半衰期閱論編
依衰變鏈分類的錒系元素[1]
半衰期範圍
依分裂產額(英語:Fission product yield)分類的分裂產物[2]
4n
4n + 1
4n + 2
4n + 3
4.5–7%
0.04–1.25%
<0.001%
228Ra
4~10年
155Eu þ
244Cm
241Pu ƒ
250Cf
227Ac
10~29年
90Sr
85Kr
113mCd þ
232U ƒ
238Pu
243Cm ƒ
29~100年
137Cs
151Sm þ
121mSn
248Bk[3]
249Cf ƒ
242mAm ƒ
100~400年
↑中等壽命分裂產物沒有半衰期為100年至21萬年的分裂產物↓長壽命分裂產物
241Am
251Cf ƒ[4]
400~1000年
226Ra
247Bk
1000~2000年
240Pu
229Th
246Cm
243Am
2000~8000年
245Cm ƒ
250Cm
239Pu ƒ
8000~3萬年
230Th
231Pa
3~10萬年
236Np ƒ
233U ƒ
234U
10~30萬年
99Tc
126Sn
248Cm
242Pu
30~140萬年
135Cs
79Se
237Np
140~700萬年
93Zr
107Pd
236U
247Cm ƒ
700~3000萬年
129I
244Pu
3000萬~1億年
也沒有半衰期超過2000萬年的分裂產物[5]
232Th
238U
235U ƒ
1~150億年
ƒ 易分裂材料þ 中子毒物(熱中子截面超過3000靶恩)
中等壽命分裂產物
項:單位:
t½a
產額%
Q*KeV
βγ*
155Eu
4.76
.0803
252
βγ
85Kr
10.76
.2180
687
βγ
113mCd
14.1
.0008
316
β
90Sr
28.9
4.505
2826
β
137Cs
30.23
6.337
1176
βγ
121mSn
43.9
.00005
390
βγ
151Sm
90
.5314
77
β
由於核子反應爐存在核洩露的隱患,因此放射性分裂產物受到廣泛關注。事實上,也是很幸運的是,沒有半衰期為百年至二十萬年之間的分裂產物,因此放射性分裂產物可以分成兩類,一類放射性強,但是可以在數百年內衰變殆盡;另一類放射性很弱,它們的放射性低於相應分裂原料,即放射性礦物,採用廢料回填礦坑的辦法就能達成「核工業降低地殼的放射性總量」。
第一類強放射性的分裂產物中,絕大多數半衰期很短,在洩露數月內就很快耗盡,但有幾個核素半衰期在數年到數十年之間,列於上表「中壽命核分裂產物」,它們造成的影響將持續數十至數百年。其中最值得關注的是銫-137和鍶-90,它們的半衰期都約為30年(壽命很長),而且分裂產額都較高(產量很大),這兩種原子核是分裂產物放置數年至數百年間放射性的主要來源(因為其它強放射性核或者數年內耗盡,或者含量太低)。如上表所示,銫-137和鍶-90的產額和衰變能都顯著地比其它核素高。不幸的是,這兩種中長期放射線主力核素,恰巧都容易進入生物體內:銫和鍶兩種元素的化學性質分別與鉀和鈣相似,容易被人體吸收,特別是鍶容易代替鈣沉積在骨骼中,因此對銫-137和鍶-90的回收利用或無害化處理十分重要。此外一些極短壽命的放射性產物也頗受關注,特別是碘-131,雖然數個月就能衰變殆盡,但它極易被人體吸收富集;另外,銫-134和鍶-89是另兩個短壽強放射性核素,對人體傷害方式與銫-137和鍶-90相同,只是危害時間更集中。[註 1]以上五個核素正是分裂產物洩漏造成數次人體傷害事故的主要元兇,相關數據列於下表:
核素
分裂產額
半衰期
衰變產物
衰變能
生物體相似物
富集於器官
傳播
對策
碘-131
~3%
8.02天
β氙
971 keV
碘-127
甲狀腺
大氣水體
服用碘化鉀片
銫-137
6.3%
30.2年
β鋇
1174 keV
鉀
肝、腎、肌肉
大氣水體
深耕、鉀肥普魯士藍
銫-134
<6.8%[注1]
2.06年
β鋇
1548 keV
鍶-90
4.5%
27.7年
ββ鋯
2826 keV
鈣
骨骼,無法排出
塵埃
土壤中撒石灰
鍶-89
~3%
50.5天
β釔
982 keV
第二類分裂產物放射性很低,卻「太長壽」,最值得關注的是碘-129、鎝-99和銫-135。雖然它們放射性比相應數量的鈾礦原料低,但比鈾礦更容易游離於自然水體之中,它們分別以I-、TcO4-和Cs+形式溶解在水中,而且難以沉積,造成大自然水體的近乎永久性的放射性污染。因此它們的隔絕存放尤為重要。它們被水稀釋後,放射線量遠低於自然界的放射線背底,不對人體健康造成影響,而且即使多量攝入也很容易排出。[註 2]
此外,核洩漏或核爆炸造成的放射污染還包括鈽鈾等錒系元素的污染,它們不屬於核分裂產物。