세슘-137

Caesium-137
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세슘-137, Cs
HD.17.095 (11966576463).jpg
밀폐된 세슘-137 방사성 선원
일반
기호.137Cs
이름세슘-137, Cs-137
양성자 (Z)55
중성자 (N)82
핵종 데이터
자연 풍족도0(표준)
반감기 (t1/2)30.05±0.08년[1]
동위원소 질량136.907 Da
스핀7/2+
부모 동위원소137Xe(β−)
부패 제품137m바
137바
붕괴 모드
붕괴 모드붕괴 에너지(MeV)
β-(핵붕괴)0.5120[2]
γ(광선)0.6617
세슘 동위 원소
핵종 전체 표

세슘-137(137
55Cs
), 세슘-137(US),[7] 또는 방사채소는 원자로와 핵무기의 우라늄-235 및 기타 핵분열 동위원소의 핵분열에 의해 가장 일반적인 핵분열 생성물 중 하나로 형성되는 세슘의 방사성 동위원소이다.미량도 우라늄-238의 자발적 핵분열에서 비롯된다.그것은 단수명/중수명 핵분열 생성물 중 가장 문제가 많은 것 중 하나이다.세슘-137은 671°C(1,240°F)의 비교적 낮은 비등점을 가지고 있으며 체르노빌 원전 사고와 원자 폭발의 경우처럼 고온에서 갑자기 방출될 때 쉽게 휘발되며 공기 중 매우 먼 거리를 이동할 수 있다.방사성 낙진으로 토양에 퇴적된 후, 그것은 세슘의 가장 일반적인 화합물인 소금들의 높은 수용성 때문에 환경 속에서 쉽게 움직이고 퍼진다.세슘-137은 글렌 T에 의해 발견되었다. 시보그와 마가렛 멜헤이스.

붕괴

137반감기, 딸핵종, 방사선의 종류와 비율을 나타내는 Cs 붕괴 체계.
137Cs 감마 스펙트럼.특성 662 keV 피크는 Cs에서 직접 발생하는 것이 아니라 Ba의 붕괴에서 안정적인 상태로 전환된다.

세슘-137의 반감기는 약 30.05년이다.[1]약 94.6%는 베타 방출에 의해 바륨-137m(Ba, Ba-137m)137m의 준안정 핵 이성질체로 분해된다.나머지는 Ba의 지반 상태를 직접 채우는 것으로 안정적이다.준안정 Ba의 반감기는 약 153초이며, Cs 샘플의 모든 감마선 방출을 담당한다.바륨-137m는 0.6617MeV의 [8]에너지를 가진 광자의 방출에 의해 지면 상태로 붕괴된다.Cs 붕괴의 총 85.1%는 이러한 방식으로 감마선 방출을 발생시킨다.Cs 1g의 활성은 3.215테라베크렐(TBQ)[9]이다.

사용하다

세슘-137은 여러 가지 실용적인 용도가 있습니다.소량으로 방사선 검출 [10]장비를 보정하는 데 사용됩니다.의학에서는 방사선 [10]치료에 사용된다.산업에서는 유량계, 두께계,[10] 습도계(농도계, 습도계,[11] 아메리슘-241/베릴륨) 및 감마선 우물 기록 [11]장치에 사용됩니다.

세슘-137은 사용후 핵연료에서 세슘-133이 안정적이고 수명이 긴 세슘-135를 포함하고 있기 때문에 잘 정의된(그리고 작은) 형태의 매우 높은 특정 활성 물질을 얻기 어렵기 때문에 산업 방사선 촬영에 널리 사용되지 않는다.동위원소 분리는 더 저렴한 대안에 비해 비용이 너무 많이 든다.또한 높은 비방사능 세슘 선원은 매우 용해성 염화 세슘(CsCl)으로 만들어지는 경향이 있으며, 그 결과 방사선 촬영 선원이 손상되면 오염의 확산을 증가시킬 수 있다.물 불용성 세슘 소스(NiFe
2(CN)
6 및 AFCF(Amonium hexacano ferrate), 기제염, 철암모늄 페로시아니드 등 다양한 페로시아니드 화합물 포함)를 만들 수 있지만, 이들의 비방사능은 훨씬 낮아진다.화학적으로 불활성인 다른 세슘 화합물로는 천연 미네랄 꽃가루카이트와 유사한 세슘-알루미늄-규산알루미늄-안경이 있다.후자는 깊은 지질 저장소에서 처리하기 위해 화학적으로 안정된 수용성 핵폐기물의 형태를 입증하는 데 사용되어 왔다.방사량이 많으면 방사선 촬영 시 화질이 저하됩니다.Ir과 Co는 화학적으로 반응하지 않는 금속이며 고속 원자로에서 안정적인 코발트나 이리듐을 활성화함으로써 훨씬 높은 비방사능으로 얻을 수 있기 때문에 방사선 촬영에 192
선호된다.

거의 순수하게 인간이 만든 동위원소로서 세슘-137은 와인의 연대를 측정하여 가짜를[12] 검출하고 1945년 [13]이후 침전 연대를 평가하기 위한 상대 연대 측정 재료로 사용되어 왔다.

세슘-137은 토양 침식과 [14]퇴적량을 측정하기 위해 지질 연구에서 방사성 추적기로도 사용된다.

방사성 세슘의 건강 위험

세슘-137은 물과 반응하여 수용성 화합물(수산화세슘)을 생성합니다.세슘의 생물학적 행동은 칼륨과 루비듐과 유사하다[15].체내에 들어간 후, 세슘은 다소 균등하게 몸 전체에 분포되어 있으며, [16]연조직의 농도가 가장 높다.: 114 단, 라듐 및 스트론튬-90과 같은 그룹 2 방사성핵종과는 달리 세슘은 생물학적 축적을 하지 않고 비교적 빠르게 배출된다.세슘의 생물학적 반감기는 약 70일입니다.[17]

1961년 실험에서 21.5μCi/g를 투여한 쥐는 30일 이내에 50%의 치사율을 보였다(LD는 245μg50/kg).[18]1972년 비슷한 실험에서 개는 3800μCi/kg(140MBq/kg, 약 44μg/kg)의 세슘-137(및 950~1400라드)의 전신 부담을 받으면 33일 이내에 죽는 반면, 그 부담의 절반을 가진 동물들은 모두 1년 [19]동안 생존하는 것으로 나타났다.중요한 연구 결과 [20][21]암의 영향을 가장 많이 받는 췌장의 외분비세포에 Cs가 현저하게 집중된 것으로 나타났다.2003년, 검시한 6아이들 체르노빌, 췌장 종양을 더 많이 발병하고 보도했다 근처의 오염된 곳에서 숨진 채에 위치한에서 Bandazhevsky, 따라서 방사성 ce의 장속에 있는 그 췌장 조직은 강력한 축전기 커버 및 분비선을 보여 주137Cs 40-45배 간에 이상의 높은 집중력을 발견했다.시음.[22] 세슘-137의 우발적인 섭취는 화학적으로 결합하고 생물학적 반감기를 30일로 줄이는 프러시아 블루([23]Fe[FeII
(CN)])
6
3로III
4 치료할 수 있다.

환경 중의 방사성 세슘

네바다 실험장에서의 미국 핵실험으로 세슘-137이 가장 많이 매장된 10개.테스트 폭발 "사이먼"과 "해리"는 모두 1953년 업샷-코노톨 작전이었고, 테스트 폭발 "조지"와 "어떻게"는 1952년 텀블러-스냅퍼 작전이었다.
중수명
핵분열 생성물[구체적인 설명이 필요]
t½
(년)		 수율
(%)		 Q
(keV)		 β의
155에우 4.76 0.0803 252 β의
85Kr 10.76 0.2180 687 β의
113mCD 14.1 0.0008 316 β
90시르 28.9 4.505 2826 β
137Cs 30.23 6.337 1176 β의
121m스니 43.9 0.00005 390 β의
151SM 88.8 0.5314 77 β

세슘-137은 다른 방사성 동위원소인 세슘-134, 요오드-131, 제논-133, 스트론튬-90과 함께 거의 모든 핵무기 실험과 일부 핵 사고, 특히 체르노빌 참사와 후쿠시마 제1 참사 중에 환경으로 방출되었다.

환경의 세슘-137은 실질적으로 인위적이다(인공).세슘-137은 플루토늄과 우라늄의 핵분열로부터 생성되어 바륨-137로 [24]분해된다.1942년 말 최초의 인공 원자로(시카고 파일-1)가 건설되기 전까지, 세슘-137은 약 17억 년 동안 지구에 유의미한 양이 발생하지 않았다.이 동위원소가 방출하는 특징적인 감마선을 관찰함으로써, 주어진 밀폐된 컨테이너의 내용물이 대기로 확산되어 전 세계에 미량 분포하는 첫 번째 원자 폭탄 폭발 전 또는 후에 만들어졌는지 확인할 수 있다(트리니티 테스트, 1945년 7월 16일).이 절차는 연구자들에 의해 특정 희귀 와인, 특히 "제퍼슨 병"[25]의 진위를 확인하기 위해 사용되어 왔다.지표면 토양과 퇴적물도 Cs의 활성도를 측정하여 연대를 측정하였다.

체르노빌 참사

주요 기사:체르노빌 참사

현재 그리고 향후 수백 년 동안, 체르노빌 원자력 발전소 주변의 소외 구역에서 세슘-137과 스트론튬-90은 주요 방사선 선원이며, 약 30년의 반감기와 생물학적 흡수 때문에 건강에 가장 큰 위험을 초래한다.체르노빌 참사 이후 독일에서 세슘-137의 평균 오염은 2000~4000Bq/[citation needed]m였다2.이는 독일 전역에 축적된 약 500g의 세슘-137의 1mg/km2 오염에 해당한다.스칸디나비아에서는 [26]체르노빌 이후 26년 만에 일부 순록과 양이 노르웨이 법정 한도(3000Bq/kg)를 초과했다.2016년 현재 체르노빌 세슘-137은 반감했지만 훨씬 더 큰 요인에 의해 국지적으로 농축되었을 수 있다.

후쿠시마 제1원자력발전소 사고

주요 기사:후쿠시마 제1원자력발전소 사고
2011년 3월 25일 후쿠시마 원전 사고 후 공기 중 세슘-137 농도 계산.

2011년 4월에는 일본 후쿠시마 제1원자력발전소 사고 이후 환경에서도 세슘-137의 수치가 증가했다.2011년 7월 후쿠시마현에서 도쿄로 출하된 11마리의 소의 고기는 1kg당 1530~3200베크렐로 [27]당시 일본의 법정 기준치인 500베크렐을 크게 웃돌았다.2013년 3월 원전 인근에서 잡힌 물고기의 방사성 세슘은 74만 베크렐로 정부 [28]기준인 kg당 100 베크렐을 넘어섰다.Scientific Reports의 2013년 논문에 따르면 피해를 입은 식물에서 50km 떨어진 숲 부지의 경우 Cs 농도는 잎 더미, 곰팡이, 해충류에서는 높았지만 [29]초식동물에서는 낮았다.2014년 말까지 북태평양 해류에 의해 일본에서 알래스카만으로 수송된 '후쿠시마에서 유래한 방사성 물질'이 북태평양 서부 전역으로 확산됐다.그것은 표면층이 200미터까지, 그리고 현재 구역의 남쪽이 [30]400미터까지 측정되었다.

세슘-137은 후쿠시마에서 가장 큰 건강 문제로 보고되고 있다.토양 내 유기물을 파괴하지 않고 오염 토양 및 기타 물질에서 세슘의 80%에서 95%를 효율적으로 제거할 수 있는 여러 기술이 검토되고 있습니다.여기에는 열수 발파도 포함됩니다.철페로시안화물(프루시안블루)이 침전된 세슘은 특별한 [31]매몰지가 필요한 유일한 폐기물이다.목표는 오염된 환경에서 연간 노출을 배경 위로 1mSv까지 낮추는 것이다.방사선량이 연간 50mSv 이상인 가장 오염된 지역은 출입금지 구역이어야 하지만 현재 연간 5mSv 미만인 일부 지역은 오염이 제거되어 22,000명의 주민이 돌아올 [citation needed]수 있다.

사고 및 사고

세슘-137 감마 선원은 여러 방사선 사고와 사고에 관여했다.

1987년 고이아니아, 브라질 고이아니아

1987년 고이아니아 사고에서 브라질 고이아니아에 있는 버려진 진료소에서 부적절하게 폐기된 방사선 치료 시스템이 제거된 후 분해되어 폐차장에서 판매되었고, 광택이 나는 세슘 소금은 호기심 많고 부주의한 [32]구매자들에게 팔렸다.이로 인해 방사능 [33][34]오염으로 인해 4명이 사망하고 여러 명이 중상을 입었다.금속 하우징에 포함된 세슘 감마선 선원은 제련소로 가는 도중에 고철과 혼합되어 방사능에 [35]오염된 강철을 생산할 수 있습니다.

1989년 우크라이나 도네츠크 크라마토르스크

크라마토르스크 방사능 사고는 1989년 우크라이나 SSR 크라마토르스크의 한 아파트 콘크리트 벽 안에서 고방사능 세슘-137을 함유한 작은 캡슐이 발견되면서 발생했다.원래 측정 장치의 일부였던 캡슐은 1970년대 말에 분실되어 1980년에 건물을 짓기 위해 사용된 자갈과 섞이게 된 것으로 여겨진다.9년 이상, 두 가족이 그 아파트에 살았다.캡슐이 발견되었을 때, 그 건물의 6명의 거주자는 백혈병으로 사망했고, 17명 이상이 다양한 양의 [36]방사선을 받고 있었다.

1997년 조지아 주

1997년에는 몇몇 그루지야 군인들이 방사능 중독과 화상을 입었다.그것들은 결국 소련이 해체된 후 버려지고, 잊혀지고, 라벨이 붙어있지 않은 훈련원들로 추적되었다.하나는 공유 재킷 주머니에 있는 세슘-137 펠릿으로 1m [37]거리에서 배경 방사선의 약 13만 배 수준을 방출했다.

1998년 스페인 카디스 로스 바리오스

1998년 Acerinox 사고에서 스페인의 재활용 회사 Acerinox는 실수로 감마선 [38]발생기에서 나오는 방사성 세슘-137 덩어리를 녹였다.

2009년 중국 산시성 퉁촨(東川시

2009년 중국의 한 시멘트 회사(산시성 퉁촨시)는 사용되지 않은 오래된 시멘트 공장을 철거하고 방사성 물질 취급 기준을 따르지 않았다.이로 인해 측정기에서 나온 세슘-137이 제철소로 가는 길에 트럭 8대 분량의 고철과 함께 포함되어 방사성 세슘이 [39]강철로 녹아내렸다.

2015년 3월 노르웨이 트롬쇠 대학교

2015년 3월 노르웨이 트롬쇠 대학교는 세슘-137, 아메리슘-241, 스트론튬-90 샘플을 포함한 8개의 방사성 샘플을 잃었다.샘플은 교육에 사용하기 위해 안전한 장소에서 옮겨졌다.샘플이 반송될 예정이었는데 대학은 그것을 찾을 수 없었다.2015년 11월 4일 현재 샘플은 여전히 [40][41]누락되어 있습니다.

2016년 3월 헬싱키, 우시마, 핀란드

2016년 3월 3일과 4일 핀란드 헬싱키에서 이례적으로 높은 수준의 세슘-137이 대기 중에 검출되었다.한국의 원자력 규제 기관인 STUK에 따르면, 측정치는 4,000 μBq/m를3 보여주었는데, 이는 평상시의 약 1,000배에 달하는 수치이다.동청의 조사에 의하면, STUK와 방사성 폐기물 처리 회사가 [42][43]운영하는 건물로 출처를 추적했다.

2019년 5월 미국 워싱턴주 시애틀

2019년 5월 하버뷰 메디컬 센터 단지 내 연구 및 훈련 건물에서 13명이 세슘-137에 피폭되었다.계약직 직원이 실험실에서 트럭으로 세슘을 옮기고 있을 때 가루가 쏟아졌다.5명은 오염을 제거하고 풀려났지만, 더 직접적으로 피폭된 8명은 연구실이 [44]대피하는 동안 병원으로 옮겨졌다.

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  43. ^ Hannele Aaltonen. "Cesium-137 contamination at STUK's premises in March 2016" (PDF). IAEA. Retrieved 13 October 2018.
  44. ^ Casey Martin (3 May 2019). "13 exposed to radioactivity". KUOW.

참고 문헌

  • Olsen, Rolf A. (1994). "4.2. The Transfer of Radiocaesium from Soil to Plants and Fungi in Seminatural Ecosystems". Nordic Radioecology - the Transfer of Radionuclides through Nordic Ecosystems to Man. Studies in Environmental Science. Vol. 62. pp. 265–286. doi:10.1016/S0166-1116(08)71715-1. ISBN 9780444816177.

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