Cesko.wiki Štěpné produkty
Author
Albert Flores141Ba. Štěpné produkty (někdy také štěpné trosky nebo dceřiná jádra) je souhrnný název pro izotopy, které vznikly buď přímo ze štěpení jader atomů, nebo z následné radioaktivní přeměny těchto přímo vzniklých izotopů. Štěpné produkty vznikají nejčastěji dva a jsou různě velké. Symetrické štěpení je velmi nepravděpodobně, stejně jako vznik tří štěpných trosek. Štěpné produkty jsou často nestabilní a nejčastěji se přeměňují beta minus přeměnou. Touto přeměnou nově vzniklé izotopy mohou být opět nestabilní.
Štěpná řetězová reakce
Štěpná řetězová reakce je jaderná reakce, při které dochází k rozbití jádra atomu vniknutím neutronu. Při této reakci vznikají štěpné produkty a 2-3 rychlé neutrony, které mohou štěpit další jádra. +more Pro zvýšení pravděpodobnosti štěpení mohou být neutrony zpomalovány moderátorem. Pokud počet neutronů způsobujících další štěpení není nijak regulován, dochází k exponenciálnímu nárůstu počtu štěpení a prakticky k jadernému výbuchu.
Vznik štěpných produktů
Štěpné produkty vznikají buď v jaderných reaktorech, kde je reakce řízená a často moderovaná. Produkty štěpení jsou zachytávány v palivu, čímž se generuje teplo. +more Další teplo se tvoří při následné radioaktivní přeměně těch izotopů, které nejsou stabilní. Teplo se tak tvoří i po zastavení štěpné reakce.
V jaderných bombách je reakce neřízená a štěpné produkty se rozptýlí do okolí v podobě radioaktivního spadu.
Pravděpodobnost vzniku štěpných produktů
Závislost pravděpodobnosti vzniku štěpných produktů na jejich hmotnostním čísle pro různé druhy paliva. +more Různé produkty mají různé pravděpodobnosti jejich vzniku při štěpení. Tato pravděpodobnost se často vyjadřuje grafem závislosti pravděpodobnosti vzniku na hmotnostním čísle produktu. Např. v jaderném reaktoru vzniká přibližně 200 různých produktů štěpení. Nejběžnější produkty dosahují pravděpodobnosti vzniku přes 6% při štěpení 235U tepelnými neutrony. Jsou jimi 133Cs, 137Cs, 93Zr, 99Mo a 99Tc.
Nejvýznamnější štěpné produkty
Cesium-137
137Cs je jeden z nejčastějších štěpných produktů s pravděpodobností vzniku asi 6,3%. Beta přeměnou s poločasem přeměny asi 30 let se přeměňuje na stabilní 137Ba.
Nebezpečí
Soli cesia jsou dobře rozpustné ve vodě a zachytávají se v půdě, odkud se různými mechanismy mohou dostat do lidského organismu.
Využití
Jelikož je 137Cs zcela umělým nuklidem, který se do životního prostředí dostal až v 50. letech 20. +more století jako produkt jaderných testů, tak jej lze použít například k datování vína a odhalování padělků a rovněž k relativnímu datování usazenin vytvořených po roce 1954.
Jod-131
131I je také běžný štěpný produkt, s pravděpodobností vzniku asi 2,9 %. Beta přeměnou s poločasem přeměny asi 8 dní se přeměňuje na stabilní 131Xe.
Nebezpečí
131I je nebezpečný, jelikož se jód v lidském těle ukládá ve štítné žláze. Účinnou ochranou je nasycení štítné žlázy stabilními nuklidy jódu (profylaxe), což zabrání zachycení 131I.
Jód-135 a Xenon-135
135I je štěpný produkt s pravděpodobností vzniku asi 2,8 %. Beta přeměnou s poločasem zhruba 6,6 hodiny se mění na 135Xe, což je silný pohlcovač neutronů, jeho účinný průřez pro absorpci tepelných neutronů je až 3 miliony barnů. +more Oba tyto izotopy se tak podílejí na xenonové otravě (jódové jámě) v jaderném reaktoru. 135Xe z reaktoru časem vymizí buď jeho přirozenou přeměnou s poločasem přibližně 9 hodin, nebo absorpcí neutronu.
Samarium-149
149Sm je další častý štěpný produkt s pravděpodobností vzniku asi 1,01 %. Mikroskopický účinný průřez 149Sm pro absorpci tepelných neutronů dosahuje 40 tisíc barnů. +more Jelikož je tento produkt stabilní a z jaderného reaktoru mizí pouze absorpcí neutronů, významně se podílí na zastruskování reaktoru.