Kriptón-85

Kriptón-85
Isótopo de Kriptón
General
Símbolo Kr
Neutrones 49
Protones 36
Datos del núclido
Período de semidesintegración 10.756 años
Productos de desintegración Rubidio
Masa atómica 84.9125273(21) u
Espín 9/2+
Exceso de energía −81480.267
Energía de enlace 8698.562
Modo y energía de desintegración
Desintegración beta 0.687
Desintegración beta 0.173
Véase también: Isótopos de Kriptón
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El kriptón-85 (85Kr) es un radioisótopo del kriptón.

El kriptón-85 tiene un periodo de semidesintegración de 10,756 años y una energía máxima de desintegración de 687 keV.[1]​ y se desintegra en rubidio-85 estable. Su desintegración más común (99,57%) es por emisión de partículas beta con una energía máxima de 687 keV y una energía media de 251 keV. La segunda desintegración más común (0,43%) es por emisión de partículas beta (energía máxima de 173 keV) seguida de emisión de rayos gamma (energía de 514 keV).[2]​ Otros modos de desintegración tienen probabilidades muy pequeñas y emiten rayos gamma menos energéticos.[3]​[1]​ El kriptón-85 es principalmente sintético, aunque se produce de forma natural en cantidades traza por espalación de rayos cósmicos.

En términos de radiotoxicidad, 440 Bq de 85Kr equivalen a 1 Bq de radón-222, sin considerar el resto de la cadena de desintegración del radón.

Presencia en la atmósfera terrestre

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Producción natural

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El kriptón-85 se produce en pequeñas cantidades por la interacción de los rayos cósmicos con el kriptón-84 estable en la atmósfera. Las fuentes naturales mantienen un inventario de equilibrio de unos 0,09 PBq en la atmósfera.[4]​

Producción antropogénica

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En 2009, la cantidad total en la atmósfera se estimaba en 5500 PBq debido a fuentes antropogénicas.[5]​ A finales del año 2000, se estimaba en 4800 PBq,[4]​ y en 1973, en 1961 PBq (53 megacuries).[6]​ La más importante de estas fuentes humanas es el reprocesamiento del combustible nuclear, ya que el kriptón-85 es uno de los siete productos de fisión comunes de vida media.[4]​[5]​[6]​ La fisión nuclear produce aproximadamente tres átomos de kriptón-85 por cada 1000 fisiones (es decir, tiene un rendimiento de fisión del 0,3%).[7]​ La mayor parte o la totalidad de este kriptón-85 queda retenido en las barras de combustible nuclear gastado; el combustible gastado al ser descargado de un reactor contiene entre 0,13-1,8 PBq/Mg de kriptón-85.[4]​ Parte de este combustible gastado se reprocesa. El reprocesamiento nuclear actual libera el 85Kr gaseoso a la atmósfera cuando se disuelve el combustible gastado. En principio, sería posible capturar y almacenar este gas kriptón como residuo nuclear o para su uso. La cantidad global acumulada de kriptón-85 liberada por la actividad de reprocesamiento se ha estimado en 10.600 PBq en el año 2000.[4]​ El inventario global señalado anteriormente es menor que esta cantidad debido a la desintegración radiactiva; una fracción menor se disuelve en los océanos profundos.[4]​

Otras fuentes de origen humano contribuyen poco al total. Las pruebas atmosféricas de armas nucleares liberaron aproximadamente 111-185 PBq.[4]​ El accidente de 1979 en la central nuclear de Three Mile Island liberó aproximadamente 1,6 PBq (43 kCi).[8]​ El accidente de Chernóbil liberó aproximadamente 35 PBq[4]​[5]​ y el accidente de Fukushima Daiichi liberó aproximadamente 44-84 PBq.[9]​

La concentración atmosférica media de kriptón-85 era de aproximadamente 0,6 Bq/m3 en 1976, y ha aumentado hasta aproximadamente 1,3 Bq/m3 en 2005.[4]​ Se trata de valores medios globales aproximados; las concentraciones son más altas localmente alrededor de las instalaciones de reprocesamiento nuclear, y son generalmente más altas en el hemisferio norte que en el hemisferio sur.

Para la vigilancia atmosférica de áreas extensas, el kriptón-85 es el mejor indicador de separaciones clandestinas de plutonio[10]​

Las emisiones de kriptón-85 aumentan la conductividad eléctrica del aire atmosférico. Se espera que los efectos meteorológicos sean más fuertes cerca de la fuente de las emisiones.[11]​

Usos en la industria

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El kriptón-85 se utiliza en lámparas de descarga de arco comúnmente utilizadas en la industria del entretenimiento para grandes luces de películas HMI, así como en lámparas de descarga de alta intensidad[12]​[13]​[14]​[15]​[16]​ La presencia de kriptón-85 en el tubo de descarga de las lámparas puede hacer que éstas sean fáciles de encender.[4]​ Los primeros desarrollos experimentales de iluminación con kriptón-85 incluyeron una luz de señalización ferroviaria diseñada en 1957[17]​ y una señal de carretera iluminada erigida en Arizona en 1969.[18]​ Una cápsula de 60 μCi (2,22 MBq) de kriptón-85 fue utilizada por el servidor de números aleatorios HotBits (en alusión a que el elemento radiactivo es una fuente mecánica cuántica de entropía), pero fue sustituida por una fuente de 5 μCi (185 kBq) de Cs-137 en 1998.[19]​[20]​

El kriptón-85 también se utiliza para inspeccionar componentes de aeronaves en busca de pequeños defectos. Se deja que el kriptón-85 penetre en pequeñas grietas y, a continuación, se detecta su presencia mediante autorradiografía.[21]​ El gas penetra en aberturas más pequeñas que los líquidos utilizados en la inspección por líquidos penetrantes y líquidos penetrantes fluorescentes.[22]​

El kriptón-85 se utilizaba en tubos de electrones reguladores de tensión de cátodo frío, como el tipo 5651.[23]​

El kriptón-85 también se utiliza para el control de procesos industriales, principalmente para mediciones de espesor y densidad, como alternativa al Sr-90 o al Cs-137.[24]​[25]​

El kriptón-85 también se utiliza como neutralizador de carga en sistemas de muestreo de aerosoles.[26]​

Referencias

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  1. ↑ a b «WWW Table of Radioactive Isotopes - Kr85». Lawrence Berkeley Laboratories, USA. Archivado desde el original el 11 de junio de 2015. Consultado el 30 de mayo de 2015. 
  2. ↑ M. Gorden (15 de julio de 2011). «Pinellas Plant – Occupational Environmental Dose rev1». ORAU. Consultado el 30 de mayo de 2015. 
  3. ↑ H. Sievers (1991). «Nuclear data sheets update for A=85». Nuclear Data Sheets 62: 271-325. Bibcode:1991NDS....62..271S. doi:10.1016/0090-3752(91)80016-Y. 
  4. ↑ a b c d e f g h i j K. Winger (2005). «A new compilation of the atmospheric 85krypton inventories from 1945 to 2000 and its evaluation in a global transport model». JRNL of Envir Radioactivity 80 (2): 183-215. PMID 15701383. doi:10.1016/j.jenvrad.2004.09.005. 
  5. ↑ a b c J. Ahlswede (2013). «Update and improvement of the global krypton-85 emission inventory». JRNL of Envir Radioactivity 115: 34-42. PMID 22858641. doi:10.1016/j.jenvrad.2012.07.006. 
  6. ↑ a b Telegadas, K.; Ferber, G. J. (28 de noviembre de 1975). «Atmospheric Concentrations and Inventory of Krypton-85 in 1973». Science (American Association for the Advancement of Science) 190 (4217): 882-883. Bibcode:1975Sci...190..882T. JSTOR 1741777. S2CID 129885789. doi:10.1126/science.190.4217.882. 
  7. ↑ «Cumulative Fission Yields». JEFF-3.1 Nuclear Data Library, JEFF Report 21, OECD/NEA, Paris, France, 2006. August 2005. ISBN 978-92-64-02314-7. Consultado el 1 de junio de 2015. 
  8. ↑ «U.S. NRC: Backgrounder on the Three Mile Island accident». U.S. Nuclear Regulatory Commission. 12 de diciembre de 2014. Consultado el 31 de mayo de 2015. 
  9. ↑ W. Lin (2015). «Radioactivity impacts of the Fukushima Nuclear Accident on the atmosphere». Atmospheric Environment 102: 311-322. Bibcode:2015AtmEn.102..311L. doi:10.1016/j.atmosenv.2014.11.047. 
  10. ↑ Kalinowski, Martin B.; Sartorius, Hartmut; Uhl, Stefan; Weiss, Wolfgang (2004), «Conclusions on plutonium separation from atmospheric krypton-85 measured at various distances from the Karlsruhe reprocessing plant», Journal of Environmental Radioactivity 73 (2): 203-22, PMID 15023448, doi:10.1016/j.jenvrad.2003.09.002 .
  11. ↑ Harrison, R. G.; ApSimon, H. M. (1 de febrero de 1994). «Krypton-85 pollution and atmospheric electricity». Atmospheric Environment 28 (4): 637-648. Bibcode:1994AtmEn..28..637H. doi:10.1016/1352-2310(94)90041-8. 
  12. ↑ Krypton-85 (PDF). Spectragases.com (2004-12-30). Retrieved on 2013-07-25.
  13. ↑ Lamp Types, European Lamp Companies Federation, archivado desde el original el 22 de junio de 2012, consultado el 6 de noviembre de 2012 .
  14. ↑ Ionizing Substances in Lighting Products, European Lamp Companies Federation, 2009, archivado desde el original el 20 de febrero de 2014, consultado el 6 de noviembre de 2012 .
  15. ↑ NRPB and GRS (2001), Transport of Consumer Goods containing Small Quantities of Radioactive Materials, European Commission, archivado desde el original el 25 de noviembre de 2011, consultado el 6 de noviembre de 2012 .
  16. ↑ Assessment of the Radiological Impact of the Transport and Disposal of Light Bulbs Containing Tritium, Krypton-85 and Radioisotopes of Thorium, Health Protection Agency, 2011, archivado desde el original el 28 de mayo de 2012, consultado el 6 de noviembre de 2012 .
  17. ↑ «Make A-powered Rail Signal Light in D&RGW Labs». The Ogden Standard-Examiner. 17 de febrero de 1957. Consultado el 31 de mayo de 2015 – via Newspapers.com. 
  18. ↑ Davis, Al (4 de enero de 1970). «Atomic sign glows day and night here». Arizona Republic. Consultado el 31 de mayo de 2015 – via Newspapers.com. 
  19. ↑ «Totally Random». Wired Magazine 11 (8). August 2003. 
  20. ↑ Walker, John (September 2006). «HotBits Hardware». HotBits. 
  21. ↑ Glatz, J. (1 de diciembre de 1996). «Krypton gas penetrant imaging -- A valuable tool for ensuring structural integrity in aircraft engine components». Materials Evaluation (en inglés) 54 (12). OSTI 445392. 
  22. ↑ Glatz, Joseph. Krypton Gas Penetrant Imaging – A Valuable Tool for Ensuring Structural Integrity in Aircraft Engine Components. American Society for Nondestructive Testing
  23. ↑ 5651 Sylvania Voltage Regulator Stabilizer Electron Tube. Oddmix.com (2013-05-15). Retrieved on 2013-07-25.
  24. ↑ Krypton-85 (Kr-85) Sealed Sources for Industrial Process Control Retrieved on 2021-09-10
  25. ↑ [1] Sealed Sources for Industrial Gauging. M85K01 Series Kr-85 Beta Sources (PDF) Retrieved on 2021-09-10
  26. ↑ Liu, Benjamin; Piu, David (1974). «Electrical neutralization of aerosols». Journal of Aerosol Science 5 (5): 465-472. doi:10.1016/0021-8502(74)90086-X. Consultado el 4 de enero de 2023. 

Enlaces externos

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