اليود-129

📅 آخر تحديث: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

اليود-129 ( 129I ) نظير مشع طويل العمر لليود يوجد طبيعياً، ولكنه يكتسب أهمية أكبر كونه ناتجاً عن الانشطار النووي من صنع الإنسان ، حيث يُعدّ ملوثاً إشعاعياً محتملاً . ومع ذلك، فإن هذا التلوث، إلى جانب عمر النصف الطويل ، يجعله مؤشراً على العمليات البيئية التي لا علاقة لها بتكوينه.

التكوين والتحلل

نواتج الانشطار طويلة العمر
  • v
  • ت
  • هـ
نوكليودنصف​​​أَثْمَرس [ أ 1 ]βγ
( ما )(%) [ a 2 ]( كيلو إلكترون فولت )
99 تي سي0.2116.1385294β
126 Sn0.230.10844050 [ أ 3 ]β γ
79 جنوب شرق0.330.0447151β
135 سي إس1.336.9110 [ a 4 ]269β
93 زركونيوم1.615.457591βγ
107 Pd6.51.249933β
129 أنا16.10.8410194βγ
  1. ↑ يتم تقسيم طاقة الاضمحلال بين جسيمات بيتا والنيوترينووجسيمات غاما إن وجدت.
  2. ↑ لكل 65 انشطارًا حراريًا بالنيوترونات من 235 U و 35 من 239 Pu .
  3. ↑ لديه طاقة اضمحلال 380 كيلو إلكترون فولت، لكن ناتج اضمحلاله 126 Sb لديه طاقة اضمحلال 3.67 ميجا إلكترون فولت.
  4. ↑ أقل في المفاعلات الحرارية لأن 135 Xe ، سلفه، يمتص النيوترونات بسهولة .

يُعدّ اليود -129 أحد النواتج الانشطارية السبعة طويلة العمر . ويتشكل بشكل أساسي من انشطار اليورانيوم والبلوتونيوم في المفاعلات النووية . وقد انطلقت كميات كبيرة منه إلى الغلاف الجوي نتيجة لتجارب الأسلحة النووية في الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي، وحوادث المفاعلات النووية ، والأهم من ذلك كله ، من خلال إعادة معالجة الوقود النووي المستهلك (العسكرية والمدنية على حد سواء). [ 3 ]

كما يتم إنتاجه بشكل طبيعي بكميات صغيرة، وذلك بسبب الانشطار التلقائي لليورانيوم الطبيعي ، وعن طريق تفتت الأشعة الكونية لمستويات ضئيلة من الزينون في الغلاف الجوي، وعن طريق اصطدام الميونات الكونية بالتيلوريوم -130. [ 4 ] [ 5 ]

يتحلل اليود -129 بنصف عمر يبلغ 16.14 مليون سنة، مع انبعاثات بيتا وجاما منخفضة الطاقة ، إلى زينون-129 مستقر ( 129Xe ) . [ 6 ]

ناتج انشطار طويل الأمد

يُعدّ اليود -129 أحد نواتج الانشطار السبعة طويلة العمر التي تُنتج بكميات كبيرة. وتبلغ نسبته 0.706% لكل انشطار من اليورانيوم -235 . [ 7 ] تُنتج نسب أكبر من نظائر اليود الأخرى مثل اليود -131 ، ولكن نظرًا لأن جميعها ذات أعمار نصفية قصيرة، فإن اليود في الوقود النووي المستهلك المبرد يتكون من حوالي 5/6 من اليود -129 و1/6 من نظير اليود المستقر الوحيد، اليود -127 .

نظراً لأن اليود -129 طويل العمر وسريع الانتشار نسبياً في البيئة، فإنه يكتسب أهمية خاصة في إدارة الوقود النووي المستهلك على المدى الطويل. في مستودع جيولوجي عميق للوقود المستهلك غير المعالج، يُعد اليود -129 النظير المشع الأكثر إثارة للقلق على المدى البعيد جداً، إذ قد يتسرب من المستودع قبل أن يتحلل.

نظراً لأن اليود-129 يتمتع بمقطع عرضي متواضع لامتصاص النيوترونات يبلغ 30 بارن ، [ 8 ] ولأنه غير مخفف نسبياً بنظائر أخرى لنفس العنصر، فإنه يخضع للدراسة للتخلص منه عن طريق التحويل النووي بإعادة التشعيع بالنيوترونات [ 9 ] أو التشعيع بأشعة غاما. [ 10 ] 

الناتج ،  % لكل انشطار [ 7 ]
حراريسريع14 ميغا إلكترون فولت
232 Thغير قابل للانشطار0.431 ± 0.0891.68 ± 0.33
233 يو1.63 ± 0.261.73 ± 0.243.01 ± 0.43
235 يو0.706 ± 0.0321.03 ± 0.261.59 ± 0.18
238 يوغير قابل للانشطار0.622 ± 0.0341.66 ± 0.19
239 بو1.407 ± 0.0861.31 ± 0.13؟
241 بو1.28 ± 0.361.67 ± 0.36؟

الانبعاثات الناتجة عن إعادة معالجة الوقود النووي

يُطلق جزء كبير من اليود -129 الموجود في الوقود المستهلك إلى الحالة الغازية، عند تقطيع الوقود المستهلك أولاً ثم إذابته في حمض النيتريك المغلي أثناء إعادة المعالجة. [ 3 ] في محطات إعادة المعالجة المدنية على الأقل، من المفترض أن تقوم أجهزة تنقية خاصة باحتجاز 99.5% (أو أكثر) من اليود عن طريق الامتزاز، [ 3 ] قبل إطلاق هواء العادم في البيئة. مع ذلك، وجد مختبر الصحة الإشعاعية في شمال شرق الولايات المتحدة (NERHL)، خلال قياساته في أول محطة إعادة معالجة مدنية في الولايات المتحدة، والتي كانت تديرها شركة خدمات الوقود النووي (NFS) في غرب نيويورك، أن "ما بين 5 و10% من إجمالي اليود -129 المتاح من الوقود المذاب" قد أُطلق في مدخنة العادم. [ 3 ] وكتبوا كذلك أن "هذه القيم أكبر من الناتج المتوقع (الجدول 1). كان هذا متوقعًا لأن أجهزة تنقية اليود لم تكن تعمل أثناء دورات الإذابة التي تمت مراقبتها." [ 3 ]

الخط المستقيم: رواسب اليود-129 في نهر فيشرهورن الجليدي (سويسرا): الخط المتقطع: تقدير معدل ترسب اليود-129 من زيادة تركيز الكريبتون-85 في الغلاف الجوي. الخط المنقط: نتاج تساقط القنابل المحسوب. المثلثات: من بيانات السيزيوم-137. دوائر نتاج تساقط اليود-129 المحسوب : بيانات حلقات الأشجار. كارلسروه

يُشير مختبر الصحة الإشعاعية في شمال شرق الولايات المتحدة إلى أنه نظرًا لمحدودية أنظمة القياس لديه، فمن المحتمل أن يكون إطلاق اليود -129 الفعلي أعلى من ذلك، "إذ من المرجح أن تكون خسائر اليود -129 [عن طريق الامتزاز] قد حدثت في الأنابيب وقنوات التهوية بين المدخنة وجهاز أخذ العينات". [ 3 ] علاوة على ذلك، احتوى نظام أخذ العينات المستخدم في مختبر الصحة الإشعاعية في شمال شرق الولايات المتحدة على مصيدة فقاعية لقياس محتوى التريتيوم في عينات الغاز قبل مصيدة اليود. ولم يكتشف المختبر إلا بعد أخذ العينات أن "المصيدة الفقاعية احتفظت بنسبة تتراوح بين 60 و90% من اليود -129 الذي تم أخذ عينات منه". [ 3 ] وخلص المختبر إلى أن: "الفقاعات الموجودة في اتجاه مجرى مبادلات الأيونات أزالت جزءًا كبيرًا من اليود -129 الغازي قبل وصوله إلى جهاز أخذ عينات مبادلات الأيونات. كان من المتوقع قدرة الفقاعة على إزالة اليود، ولكن ليس بهذا القدر". لم يتم تصحيح إطلاق "ما بين 5 و 10٪ من إجمالي 129 I المتاح من الوقود المذاب" [ 3 ] الموثق لهذين النقصين في القياس.

أدى عزل البلوتونيوم عسكرياً من الوقود المستهلك إلى إطلاق اليود -129 في الغلاف الجوي: "انبعث أكثر من 685000 كوري من اليود-131 من مداخن محطات الفصل في هانفورد في السنوات الثلاث الأولى من التشغيل." [ 11 ] ولأن اليود -129 واليود -131 لهما خصائص فيزيائية وكيميائية متشابهة للغاية، ولم يتم إجراء أي فصل للنظائر في هانفورد، فلا بد أن اليود -129 قد تم إطلاقه هناك بكميات كبيرة خلال مشروع مانهاتن. بينما كان هانفورد يعيد معالجة الوقود "الساخن"، الذي تم تشعيعه في مفاعل قبل بضعة أشهر فقط، كان نشاط اليود 131 قصير العمر المنبعث ، والذي يبلغ عمر النصف له 8 أيام فقط، أعلى بكثير من نشاط اليود 129 طويل العمر . ومع ذلك، في حين أن كل اليود 131 المنبعث خلال فترة مشروع مانهاتن قد تحلل الآن، فإن أكثر من 99.999٪ من اليود 129 لا يزال موجودًا في البيئة.

تُظهر بيانات حفر الآبار الجليدية التي جُمعت من جامعة برن في نهر فيشرهورن الجليدي بجبال الألب على ارتفاع 3950 مترًا، زيادةً مطردةً نسبيًا في معدل ترسب اليود -129 (الموضح في الصورة بخط متصل) مع مرور الوقت. وبالتحديد، فإن أعلى القيم المُسجلة في عامي 1983 و1984 تُعادل ستة أضعاف القيمة القصوى التي قُيست خلال فترة التجارب النووية الجوية عام 1961. وتشير هذه الزيادة الكبيرة التي أعقبت انتهاء التجارب النووية الجوية إلى أن إعادة معالجة الوقود النووي كانت المصدر الرئيسي لليود-129 في الغلاف الجوي منذ ذلك الحين. واستمرت هذه القياسات حتى عام 1986. [ 12 ]

التطبيقات

تحديد عمر المياه الجوفية

لا يُنتج اليود -129 عمدًا لأي أغراض عملية. مع ذلك، فإن عمر النصف الطويل له وسهولة انتقاله نسبيًا في البيئة جعلاه مفيدًا في تطبيقات التأريخ المختلفة. تشمل هذه التطبيقات تحديد المياه الجوفية القديمة بناءً على كمية اليود -129 الطبيعي (أو ناتج تحلله، الزينون -129 )، بالإضافة إلى تحديد المياه الجوفية الأحدث من خلال ارتفاع مستويات اليود -129 الناتج عن الأنشطة البشرية منذ ستينيات القرن الماضي. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]

تحديد عمر النيازك

في عام 1960، اكتشف الفيزيائي جون هـ. رينولدز أن بعض النيازك تحتوي على شذوذ نظائري يتمثل في وفرة زائدة من الزينون -129 . واستنتج أن هذا الشذوذ ناتج عن تحلل اليود -129 المشع الذي تحلل منذ زمن طويل . لا يُنتج هذا النظير بكميات كبيرة في الطبيعة إلا في انفجارات المستعرات العظمى . ولأن عمر النصف لليود -129 قصير نسبيًا من الناحية الفلكية، فقد دلّ ذلك على أن فترة زمنية قصيرة فقط انقضت بين المستعر الأعظم وتصلب النيازك واحتجازها لليود -129 . ويُعتقد أن هذين الحدثين (المستعر الأعظم وتصلب سحابة الغاز) قد وقعا خلال المراحل المبكرة من تاريخ النظام الشمسي ، إذ يُرجح أن نظير اليود -129 قد تولد قبل تشكل النظام الشمسي، ولكن ليس قبل ذلك بفترة طويلة، وقام بتزويد نظائر سحابة الغاز الشمسية بنظائر من مصدر ثانٍ. وقد يكون مصدر المستعر الأعظم هذا قد تسبب أيضًا في انهيار سحابة الغاز الشمسية. [ 16 ] [ 17 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ كونديڤ، إف جي؛ وانغ، إم؛ هوانغ، دبليو جي؛ نعيمي، إس؛ أودي، جي. (2021). "تقييم NUBASE2020 للخواص النووية" (ملف PDF) . الفيزياء الصينية ج . 45 (3) 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
  2. ↑ وانغ، مينغ؛ هوانغ، دبليو جيه؛ كونديڤ، إف جي؛ أودي، جي؛ نعيمي، إس. (2021). "تقييم الكتلة الذرية AME 2020 (الجزء الثاني). الجداول والرسوم البيانية والمراجع". الفيزياء الصينية ج . 45 (3) 030003. doi : 10.1088/1674-1137/abddaf .
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 "تحقيق في النفايات المشعة المحمولة جواً من محطة إعادة معالجة الوقود النووي العاملة" .
  4. ↑ إدواردز، ر. ر. (1962). "اليود-129: وجوده في الطبيعة وفائدته كمتتبع". مجلة ساينس . 137 (3533): 851-853 . Bibcode : 1962Sci...137..851E . doi : 10.1126 /science.137.3533.851 . PMID 13889314. S2CID 38276819 .  
  5. ↑ "المواد المشعة المفقودة من الأرض" . مؤرشف من الأصل في 27 أبريل 2001.
  6. ↑ https://www.nndc.bnl.gov/nudat3/decaysearchdirect.jsp?nuc=129I&unc=nds ، مخطط NNDC للنويدات، إشعاع اضمحلال اليود-129، تم الوصول إليه في 7 مايو 2021.
  7. 1 2 http://www-nds.iaea.org/sgnucdat/c3.htm العوائد التراكمية للانشطار النووي، الوكالة الدولية للطاقة الذرية
  8. ↑ http://www.nndc.bnl.gov/chart/reColor.jsp?newColor=sigg مؤرشف في 24-01-2017 في Wayback Machine ، مخطط NNDC للنويدات، المقطع العرضي لالتقاط النيوترونات الحرارية I-129، تم الوصول إليه في 16-ديسمبر-2012.
  9. ↑ راولينز، جيه إيه؛ وآخرون (1992). "تقسيم وتحويل نواتج الانشطار طويلة العمر" . وقائع المؤتمر الدولي لإدارة النفايات المشعة عالية المستوى . لاس فيغاس، الولايات المتحدة الأمريكية. OSTI 5788189 .  
  10. ^ ماجيل، ج. شويرر، ه.؛ ايوالد، F.؛ جالي، J.؛ شينكل، ر. ساوبري، ر. (2003). "تحويل اليود-129 بالليزر". الفيزياء التطبيقية ب . 77 (4): 387-390 . بيب كود : 2003ApPhB..77..387M . دوى : 10.1007/s00340-003-1306-4 . S2CID 121743855 . 
  11. ↑ غروسمان، دانيال (1 يناير 1994). " هانفورد وانبعاثاتها الجوية المشعة المبكرة". مجلة شمال غرب المحيط الهادئ الفصلية . 85 (1): 6-14 . doi : 10.2307/3571805 . JSTOR 40491426. PMID 4157487 .  
  12. ^ F. Stampfli: Ionenchromatographische Analysen an Eisproben aus einem hochgelegenen Alpengletscher. Lizentiatsarbeit, Inst. anorg. شرجي. والفيزياء. الكيمياء، جامعة برن، 1989.
  13. ↑ واتسون، ج. ثروك؛ رو، ديفيد ك.؛ سيلينكو، هربرت أ. (1 يناير 1965). "اليود-129 كمتتبع "غير مشع"". بحوث الإشعاع . 26 (1): 159-163 . Bibcode : 1965RadR...26..159W . doi : 10.2307/3571805 . JSTOR 3571805. PMID 4157487 .  
  14. ↑ سانتشي، ب.؛ وآخرون (1998). " اليود 129 : متتبع جديد لتفاعل المياه السطحية/المياه الجوفية" (ملف PDF) . مختبر لورانس ليفرمور الوطني . OSTI 7280 .  
  15. ↑ سنايدر، ج.؛ فابريكا-مارتن، ج. (2007). "اليود-129 والكلور-36 في المياه المخففة بالهيدروكربونات: مصادر بحرية كونية، ومواقعها، ومصادر بشرية المنشأ". الجيوكيمياء التطبيقية . 22 (3): 692-714 . Bibcode : 2007ApGC...22..692S . doi : 10.1016/j.apgeochem.2006.12.011 .
  16. ↑ كلايتون ، دونالد د. (1983). مبادئ تطور النجوم وتخليق العناصر ( الطبعة الثانية). مطبعة جامعة شيكاغو. ص 75. ISBN   978-0226109534.
  17. ↑ بولت، بكالوريوس الآداب؛ باكارد، ر. إي؛ برايس، ب. ب. (2007). "جون هـ. رينولدز، الفيزياء: بيركلي" . جامعة كاليفورنيا، بيركلي . تاريخ الاسترجاع : 1 أكتوبر 2007 .

للمزيد من القراءة

  • سنايدر، جي تي؛ فابريكا-مارتن، جي تي (2007). "اليود-129 والكلور-36 في المياه المخففة بالهيدروكربونات: مصادر بحرية كونية، ومواقعها، ومصادر بشرية المنشأ". الجيوكيمياء التطبيقية . 22 (3): 692. Bibcode : 2007ApGC...22..692S . doi : 10.1016/j.apgeochem.2006.12.011 .
  • سنايدر، ج.؛ فين، يو. (2004). "التوزيع العالمي لليود-129 في الأنهار والبحيرات: دلالات على دورة اليود في الخزانات السطحية". مجلة الأدوات والأساليب النووية في بحوث الفيزياء، القسم ب: تفاعلات الحزم مع المواد والذرات . 223-224 : 579-586 . رمز Bibcode : 2004NIMPB.223..579S . doi : 10.1016/j.nimb.2004.04.107 .