2. ТРИТИЙ
2.1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТРИТИЯ
Водород существует в природе в виде трех изотопов: 1Н — протия, 2Н — дейтерия (Д) и 3Н —трития (Т) с массовыми числами 1, 2 и 3. Как известно, ядро атома обычного водорода состоит из одного протона; ядро атома дейтерия содержит протон и нейтрон и называется дейтроном; ядро атома трития включает один протон и два нейтрона и носит название тритона.
Тритий ( Н) — бесцветный газ, радиоактивный изотоп водорода с массой 3. Низкоэнергетический β-излучатель; Eβ=18,5 кэВ. Период полураспада 12,26 года. Ядро трития состоит из одного протона и двух нейтронов. Тритий происходит от греческого слова Tritos — третий. Впервые предположение о существовании радиоактивного изотопа водорода трития (3Н) было высказано в 1933 г. Однако тритий был открыт только в 1934 г. при бомбардировке дейтронами дейтериевых мишеней (Olifanti М. et al, 1934):
В этом же году тритий был получен Ф. Жолио-Кюри в результате реакции
Ядра трития неустойчивы и распадаются с испусканием электрона, превращаясь в устойчивый изотоп 3Не2:
Bonner (1938) показал, что тритий может самопроизвольно превращаться в 3Не с испусканием одного электрона. Энергия связи ядра трития составляет 8,1—8,4 кэВ, а энергия связи на одну частицу 2,7—2,8 кэВ, что значительно меньше энергии связи на частицу ядра гелия. Меньшая энергия связи на частицу ядра трития по сравнению с ядром гелия имеет исключительно важное значение, так как позволяет путем синтеза ядер 3Н и других изотопов водорода осуществлять термоядерные реакции синтеза ядер гелия, идущие с выделением огромного количества энергии, которые используются в термоядерных бомбах. В подобного рода бомбах тритий используется в качестве горючего.
В недалеком будущем рисуется перспектива использования энергии термоядерного синтеза легких элементов. Усилиями научных коллективов ряда стран разрабатываются первые устройства с самоподдерживающейся управляемой реакцией синтеза тритийдейтериевой смеси.
Тритий встречается в природе в очень малой концентрации. Высший предел его распространенности по отношению к водороду составляет 1 · 10-9, в тяжелой воде тритий присутствует в отношении 1 : 200 000.
Тритий образуется в верхних слоях атмосферы в результате действия ядерных процессов трех типов: взаимодействие нейтронов вторичного космического излучения с ядрами атомов азота:
расщепление ядер различных элементов космическим излучением большой энергии, термоядерные реакции, осуществляемые при взрывах водородных бомб, приводящих к увеличению концентрации трития в дождевой воде в 10—100 раз.
В естественных условиях тритий образуется со скоростью 0,1 —1,3 атома за 1 с на 1 см2 поверхности земли. Соединяясь с кислородом воздуха в молекулы НТО и Т2О, тритий с осадками и пылью выпадает на поверхность земли. В водах океанов содержится около 800 г трития, в континентальных водах — всего 9 г, в атмосфере—18 г. Средний естественный уровень трития в поверхностном слое воды океана — 0,74x10 5 Бк/г. Концентрация трития в подпочвенных водах значительно меньше. чем в морской воде и осадках.
В промышленных условиях тритий получают в результате облучения лития тепловыми нейтронами 6Li(n)->T с очень высоким выходом. В реакторах облучают чаще соль лития — LiF или сплавы лития с магнием, из которых легко выделяется тритий.
Основным принципом применения трития является способность β-излучения, образующегося при распаде ядер трития, возбуждать или ионизировать атомы и молекулы различных веществ.
Тритий используется для ионизации воздуха в промышленных установках, для снятия электростатических зарядов, для измерения толщины поверхностных пленок, для непрерывного контроля за содержанием серы в керосине и нефти. Весьма перспективной областью использования трития является применение его в светосоставах постоянного действия. Тритий применяется при контроле разработок нефтяных месторождений. По доле распавшегося трития определяют время и скорость движения водного контура. Тритий широко применяется в физических исследованиях. Развитие нейтронного активационного анализа увеличивает потребность в тритиевых мишенях для легкого получения энергетических нейтронов. Тритиевые мишени используются для газожидкостной хроматографии. Тритий применяется в различных химических исследованиях как индикатор положения водорода и водородной структуры. В настоящее время большое количество соединений, меченных трит.ием, широко используются в биологических исследованиях. Наибольшее распространение и применение среди различных меченных тритием соединений получил тимидин. С помощью меченного тритием тимидина следили за включением ДНК в хромосомы, определяли жизнеспособность костномозговых клеток и т. д. (Bond, е. а. 1966).
Имеется ряд работ, посвященных медицинскому применению трития. С помощью инсулина, меченного тритием, определяли содержание аминокислот в различных органах, использовали тритированный билирубин, адреналин и другие меченные тритием соединения. Газообразный тритий может быть использован для определения вентиляционного объема легких и кинетики дыхания при легочных заболеваниях. Ряд меченных тритием препаратов используются для лечения различной локализации опухолей.
Так, в работе И. И. Иванова (1969) приводятся данные о применении препарата ДОФА (3Н) для лечения меланомы. Для лечения ретикулеза и опухолей мозга предложен препарат фенестерин — 3Н, для лечения опухолей ЖКТ, меланомы— препарат нафтидон — 3Н, для лечения сосудистой меланомы глаза — хлорэквин — 3Н.
