كريبتون-85

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

الكريبتون-85 ( 85 Kr ) هو نظير مشع للكريبتون ، ينتشر في جميع أنحاء الغلاف الجوي ويشكل حاليًا حوالي 15 جزءًا في التريليون من الكريبتون الجوي في المتوسط.

يبلغ عمر النصف للكريبتون-85 حوالي 10.76 سنة [ 1 ] ، وطاقة اضمحلاله القصوى 687 كيلو إلكترون فولت . [ 2 ] يتحلل إلى روبيديوم -85 مستقر. أكثر أنواع اضمحلاله شيوعًا (99.57%) هو انبعاث جسيمات بيتا بطاقة قصوى 687 كيلو إلكترون فولت ومتوسط ​​طاقة 251 كيلو إلكترون فولت. ثاني أكثر أنواع الاضمحلال شيوعًا (0.43%) هو انبعاث جسيمات بيتا (بطاقة قصوى 173 كيلو إلكترون فولت)، يليه انبعاث أشعة غاما (طاقة 514 كيلو إلكترون فولت). أما أنماط الاضمحلال الأخرى فلها احتمالات ضئيلة جدًا وتُصدر أشعة غاما أقل طاقة. [ 3 ] الكريبتون-85 في معظمه مُصنّع ، على الرغم من أنه يُنتج طبيعيًا بكميات ضئيلة عن طريق التفتت الناتج عن الأشعة الكونية .

من حيث السمية الإشعاعية ، فإن 440 بيكريل من 85 كريبتون يعادل 1 بيكريل من الرادون-222 ، دون الأخذ في الاعتبار بقية سلسلة تحلل الرادون .

التواجد في الغلاف الجوي للأرض

نواتج الانشطار متوسطة العمر
  • v
  • ت
  • هـ
نوكليودنصف​​​أَثْمَرس [ أ 1 ]βγ
( أ )(%) [ a 2 ]( كيلو إلكترون فولت )
155 يورو4.740.0803 [ a 3 ]252βγ
85 كرونة10.730.2180 [ a 4 ]687βγ
113 متر Cd13.90.0008 [ a 3 ]316β
90 Sr28.914.5052826 [ أ 5 ]β
137 سيزيوم30.046.3371176β γ
121 متر قصدير43.90.00005390βγ
151 سم94.60.5314 [ a 3 ]77β
  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. 1 2 3 سم النيوترونات ؛ في المفاعلات الحرارية، يتم تدمير معظمها عن طريق التقاط النيوترونات بشكل أكبر.
  4. ↑ أقل من ربع كتلة منتجات الانشطار 85 حيث أن معظمها يتجاوز الحالة الأرضية: 85 Br → 85m Kr → 85 Rb.
  5. ↑ طاقة اضمحلالها 546 كيلو إلكترون فولت؛ ناتج اضمحلالها 90 Y لديه طاقة اضمحلال 2.28 ميجا إلكترون فولت مع تفرع غاما ضعيف.

الإنتاج الطبيعي

يُنتج الكريبتون-85 بكميات ضئيلة نتيجة تفاعل الأشعة الكونية مع الكريبتون-84 المستقر في الغلاف الجوي. وتحافظ المصادر الطبيعية على مخزون متوازن يبلغ حوالي 0.09 بيتابيكريل في الغلاف الجوي. [ 4 ]

الإنتاج البشري

اعتبارًا من عام 2009، قُدِّر إجمالي كمية الكريبتون-85 في الغلاف الجوي بنحو 5500  بيتابيكريل نتيجةً للمصادر البشرية. [ 5 ] وفي نهاية عام 2000، قُدِّرت الكمية بنحو 4800  بيتابيكريل، [ 4 ] وفي عام 1973، قُدِّرت بنحو 1961  بيتابيكريل (53 ميغاكوري). [ 6 ] يُعدّ إعادة معالجة الوقود النووي أهم هذه المصادر البشرية ، حيث يُعتبر الكريبتون-85 أحد نواتج الانشطار النووي السبعة الشائعة متوسطة العمر . [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] ينتج الانشطار النووي حوالي ثلاث ذرات من الكريبتون-85 لكل 1000 انشطار (أي أن مردود الانشطار يبلغ 0.3%). [ 7 ] يُحتفظ بمعظم أو كل هذا الكريبتون-85 في قضبان الوقود النووي المستهلكة . يحتوي الوقود المستهلك عند خروجه من المفاعل على ما بين 0.13 و1.8  بيتابيكريل/ميغاغرام من الكريبتون-85. [ 4 ] يُعاد معالجة جزء من هذا الوقود المستهلك . وتُطلق عمليات إعادة المعالجة النووية الحالية غاز الكريبتون -85 في الغلاف الجوي عند ذوبان الوقود المستهلك. ومن الممكن من حيث المبدأ جمع وتخزين غاز الكريبتون هذا كنفايات نووية أو استخدامه لاحقًا. وقد قُدِّر إجمالي الكمية العالمية المتراكمة من الكريبتون-85 المنبعثة من عمليات إعادة المعالجة بنحو 10,600  بيتابيكريل حتى عام 2000. [ 4 ] ويُعدّ المخزون العالمي المذكور أعلاه أقل من هذه الكمية بسبب التحلل الإشعاعي؛ إذ يذوب جزء أصغر منه في أعماق المحيطات. [ 4 ]

تُشكّل المصادر الأخرى التي من صنع الإنسان مساهمات ضئيلة في الإجمالي. وقد أطلقت تجارب الأسلحة النووية في الغلاف الجوي ما يُقدّر بـ 111-185  بيتابيكريل. [ 4 ] وأطلق حادث عام 1979 في محطة ثري مايل آيلاند للطاقة النووية حوالي 1.6 بيتابيكريل (43 كيلوكوري) . [ 8 ] وأطلق حادث تشيرنوبيل حوالي 35 بيتابيكريل، [ 4 ] [ 5 ] وأطلق حادث فوكوشيما دايتشي ما يُقدّر بـ 44-84 بيتابيكريل. [ 9 ]    

بلغ متوسط ​​تركيز الكريبتون-85 في الغلاف الجوي حوالي 0.6  بيكريل/م 3 في عام 1976، وقد ارتفع إلى حوالي 1.3  بيكريل/م 3 اعتبارًا من عام 2005. [ 4 ] [ 10 ] هذه قيم متوسطة عالمية تقريبية؛ وتكون التركيزات أعلى محليًا حول مرافق إعادة المعالجة النووية، وهي أعلى بشكل عام في نصف الكرة الشمالي مقارنة بنصف الكرة الجنوبي.

يُعد الكريبتون-85 أفضل مؤشر لفصل البلوتونيوم السري في عمليات الرصد الجوي واسعة النطاق. [ 11 ]

تؤدي انبعاثات الكريبتون-85 إلى زيادة الموصلية الكهربائية للهواء الجوي. ومن المتوقع أن تكون التأثيرات المناخية أقوى بالقرب من مصدر الانبعاثات. [ 12 ]

الاستخدامات في الصناعة

يُستخدم الكريبتون-85 في مصابيح التفريغ القوسي الشائعة الاستخدام في صناعة الترفيه، وخاصةً في مصابيح HMI السينمائية الكبيرة، بالإضافة إلى مصابيح التفريغ عالية الكثافة . [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] وجود الكريبتون-85 في أنبوب التفريغ الخاص بالمصابيح قد يجعلها سهلة الاشتعال. [ 14 ] شملت التطورات التجريبية المبكرة لإضاءة الكريبتون-85 إشارة مرور للسكك الحديدية صُممت عام 1957 [ 18 ] ولوحة طريق مضاءة نُصبت في أريزونا عام 1969. [ 19 ] استُخدمت كبسولة من الكريبتون-85 بقوة 60 ميكروكوري (2.22 ميغابيكريل) بواسطة خادم الأرقام العشوائية HotBits (في إشارة إلى أن العنصر المشع مصدر كمي للإنتروبيا)، ولكن تم استبدالها بمصدر سيزيوم-137 بقوة 5 ميكروكوري (185 كيلوبيكريل) عام 1998. [ 20 ] [ 21 ]

يُستخدم الكريبتون-85 أيضًا لفحص مكونات الطائرات بحثًا عن عيوب صغيرة. يُترك الكريبتون-85 ليخترق الشقوق الصغيرة، ثم يُكشف عن وجوده باستخدام التصوير الإشعاعي الذاتي . تُعرف هذه الطريقة باسم "التصوير بالغاز المخترق بالكريبتون". [ 22 ] يخترق الغاز فتحات أصغر من تلك التي تخترقها السوائل المستخدمة في فحص الاختراق بالصبغة وفحص الاختراق الفلوري . [ 23 ]

تم استخدام الكريبتون-85 في أنابيب تنظيم الجهد الكهربائي ذات الكاثود البارد، مثل النوع 5651. [ 24 ]

يُستخدم الكريبتون-85 أيضًا في التحكم في العمليات الصناعية ، وخاصة لقياسات السماكة والكثافة، كبديل للسترونتيوم-90 أو السيزيوم-137 . [ 25 ] [ 26 ]

يُستخدم الكريبتون-85 أيضًا كمعادل للشحنة في أنظمة أخذ عينات الهباء الجوي. [ 27 ]

مراجع

  1. ↑ ليرنر، ج. (1963-07-01). "نصف عمر 85Kr" . مجلة الكيمياء غير العضوية والنووية . 25 (7): 749-757 . doi : 10.1016/0022-1902(63)80357-7 . ISSN 0022-1902 . 
  2. ↑ 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 .
  3. ↑ المركز الوطني لبيانات الطاقة النووية . "قاعدة بيانات NuDat 3.0" . مختبر بروكهافن الوطني .
  4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ك. وينجر وآخرون (2005). "تجميع جديد لجرد الكريبتون-85 في الغلاف الجوي من عام 1945 إلى عام 2000 وتقييمه في نموذج نقل عالمي". مجلة النشاط الإشعاعي البيئي . 80 (2): 183-215 . doi : 10.1016/j.jenvrad.2004.09.005 . PMID 15701383 .  
  5. ١ ٢ ٣ ج. أهلسويد وآخرون (٢٠١٣). "تحديث وتحسين جرد انبعاثات الكريبتون-٨٥ العالمي". مجلة الإشعاع البيئي . ١١٥ : ٣٤-٤٢ . Bibcode : 2013JEnvR.115...34A . doi : 10.1016/j.jenvrad.2012.07.006 . PMID 22858641 .  
  6. 1 2 تيليغاداس، ك.؛ فيربر، ج. ج. (28-11-1975). "التركيزات الجوية وجرد الكريبتون-85 في عام 1973". مجلة ساينس . 190 (4217). الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم: 882-883 . Bibcode : 1975Sci...190..882T . doi : 10.1126/science.190.4217.882 . JSTOR 1741777. S2CID 129885789 .  
  7. ^ كونينج ، أرجان (أغسطس 2005). عوائد الانشطار التراكمي . رقم ISBN 978-92-64-02314-7تم استرجاعها في 2015-06-01 – عبر مكتبة البيانات النووية JEFF-3.1، تقرير JEFF 21، منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية/وكالة الطاقة النووية، باريس، فرنسا، 2006.
  8. ↑ "هيئة التنظيم النووي الأمريكية: معلومات أساسية عن حادثة جزيرة ثري مايل" . هيئة التنظيم النووي الأمريكية. 12 ديسمبر 2014. تاريخ الاطلاع: 31 مايو 2015 .
  9. ↑ و. لين وآخرون (2015). "تأثيرات النشاط الإشعاعي لحادثة فوكوشيما النووية على الغلاف الجوي". بيئة الغلاف الجوي . 102 : 311-322 . Bibcode : 2015AtmEn.102..311L . doi : 10.1016/j.atmosenv.2014.11.047 . 
  10. ↑ أو. روس وآخرون . محاكاة الكريبتون-85 في الغلاف الجوي لتقييم إمكانية كشف عمليات إعادة المعالجة النووية السرية (ملف PDF) . ندوة حول الضمانات الدولية: الاستعداد لتحديات التحقق المستقبلية؛ فيينا (النمسا)؛ 1-5 نوفمبر 2010 (تقرير فني). IAEA-CN-184. 
  11. ↑ كالينوفسكي، مارتن ب.؛ سارتوريوس، هارتموت؛ أوهل، ستيفان؛ فايس، وولفغانغ (2004)، "استنتاجات حول فصل البلوتونيوم من الكريبتون-85 الجوي المقاس على مسافات مختلفة من محطة كارلسروه لإعادة المعالجة"، مجلة النشاط الإشعاعي البيئي ، 73 (2): 203-222 ، Bibcode : 2004JEnvR..73..203K ، doi : 10.1016/j.jenvrad.2003.09.002 ، PMID 15023448 
  12. ↑ هاريسون، آر جي؛ أبسيمون، إتش إم (1994-02-01). "تلوث الكريبتون-85 والكهرباء الجوية". بيئة الغلاف الجوي . 28 (4): 637-648 . Bibcode : 1994AtmEn..28..637H . doi : 10.1016/1352-2310(94)90041-8 .
  13. ↑ كريبتون-85 (ملف PDF) . Spectragases.com (30-12-2004). تاريخ الاطلاع: 25-07-2013.
  14. 1 2 أنواع المصابيح ، الاتحاد الأوروبي لشركات المصابيح، مؤرشف من الأصل بتاريخ 22-06-2012 ، تم استرجاعه بتاريخ 06-11-2012
  15. ↑ المواد المؤينة في منتجات الإضاءة (ملف PDF) ، الاتحاد الأوروبي لشركات المصابيح، 2009، مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 20 فبراير 2014 ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 نوفمبر 2012
  16. ↑ NRPB وGRS (2001)، نقل السلع الاستهلاكية التي تحتوي على كميات صغيرة من المواد المشعة (ملف PDF) ، المفوضية الأوروبية، مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 25-11-2011 ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 06-11-2012
  17. ↑ تقييم الأثر الإشعاعي لنقل والتخلص من المصابيح الكهربائية المحتوية على التريتيوم والكريبتون-85 والنظائر المشعة للثوريوم ، وكالة حماية الصحة، 2011، مؤرشف من الأصل بتاريخ 28-05-2012 ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 06-11-2012
  18. ↑ "صنع إشارة ضوئية للسكك الحديدية تعمل بالطاقة الكهربائية في مختبرات D&RGW" . صحيفة أوجدن ستاندرد-إكزامينر . 17 فبراير 1957. تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 مايو 2015 - عبر موقع Newspapers.com.
  19. ↑ ديفيس، آل (4 يناير 1970). "علامة ذرية تضيء ليلاً ونهاراً هنا" . صحيفة أريزونا ريبابليك . تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 مايو 2015 - عبر موقع Newspapers.com.
  20. ↑ "عشوائي تمامًا" . مجلة وايرد . المجلد 11، العدد 8. أغسطس 2003.  
  21. ↑ ووكر، جون (سبتمبر 2006). "أجهزة هوت بتس" . هوت بتس .
  22. ↑ غلاتز، ج. (1996-12-01). "التصوير باستخدام غاز الكريبتون المخترق - أداة قيّمة لضمان السلامة الهيكلية لمكونات محركات الطائرات" . تقييم المواد . 54 (12). OSTI 445392 . 
  23. ↑ غلاتز، جوزيف. التصوير باستخدام غاز الكريبتون المخترق - أداة قيّمة لضمان السلامة الهيكلية لمكونات محركات الطائرات . الجمعية الأمريكية للاختبارات غير المدمرة
  24. ↑ 5651 منظم جهد سيلفانيا أنبوب إلكتروني . Oddmix.com (15-05-2013). تم الاطلاع عليه بتاريخ 25-07-2013.
  25. ↑ مصادر الكريبتون-85 (Kr-85) المغلقة للتحكم في العمليات الصناعية، تم الاطلاع عليها بتاريخ 10 سبتمبر 2021
  26. ↑مصادر مغلقة للقياس الصناعي. مصادر بيتا من الكريبتون-85 من سلسلة M85K01 (ملف PDF) تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 سبتمبر 2021
  27. ↑ ليو، بنيامين؛ بيو، ديفيد (1974). "المعادلة الكهربائية للهباء الجوي" . مجلة علوم الهباء الجوي . 5 (5): 465-472 . Bibcode : 1974JAerS...5..465L . doi : 10.1016/0021-8502(74)90086-X . تاريخ الاسترجاع: 2023-01-04 .