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Kriptón-85

El kriptón-85 ( 85 Kr ) es un radioisótopo del kriptón .

El kriptón-85 tiene una vida media de 10,756 años y una energía de desintegración máxima de 687 keV . [1] Se desintegra en rubidio estable -85. 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 la emisión de rayos gamma (energía de 514 keV). [2] Otros modos de desintegración tienen probabilidades muy pequeñas y emiten rayos gamma menos energéticos. [1] [3] El kriptón-85 es en su mayoría sintético , aunque se produce de forma natural en cantidades traza mediante espalación de rayos cósmicos .

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

Presencia en la atmósfera terrestre

Producción natural

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 aproximadamente 0,09 PBq en la atmósfera. [4]

Producción antropogénica

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

Otras fuentes de origen humano contribuyen en menor medida al total. Se calcula que las pruebas de armas nucleares atmosféricas liberaron entre 111 y 185 PBq. [4] El accidente de 1979 en la central nuclear de Three Mile Island liberó alrededor de 1,6 PBq (43 kCi). [8] El accidente de Chernóbil liberó alrededor de 35 PBq, [4] [5] y el accidente de Fukushima Daiichi liberó entre 44 y 84 PBq. [9]

La concentración atmosférica media de criptón-85 era de aproximadamente 0,6 Bq/m 3 en 1976, y ha aumentado a aproximadamente 1,3 Bq/m 3 en 2005. [4] [10] Estos son valores promedio 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 el monitoreo atmosférico de áreas extensas, el criptón-85 es el mejor indicador de separaciones clandestinas de plutonio. [11]

Las emisiones de kriptón-85 aumentan la conductividad eléctrica del aire atmosférico. Se espera que los efectos meteorológicos sean más fuertes en las zonas más próximas a la fuente de las emisiones. [12]

Usos en la industria

El criptón-85 se utiliza en lámparas de descarga de arco que se utilizan habitualmente en la industria del entretenimiento para luces de películas HMI de gran tamaño, así como en lámparas de descarga de alta intensidad . [13] [14] [15] [16] [17] La ​​presencia de criptón-85 en el tubo de descarga de las lámparas puede hacer que estas se enciendan fácilmente. [14] Los primeros desarrollos experimentales de iluminación con criptón-85 incluyeron una luz de señal de ferrocarril diseñada en 1957 [18] y una señal de carretera iluminada erigida en Arizona en 1969. [19] El servidor de números aleatorios HotBits utilizó una cápsula de 60 μCi (2,22 MBq) de criptón-85 (una alusión a que el elemento radiactivo es una fuente mecánica cuántica de entropía), pero fue reemplazada por una fuente de Cs-137 de 5 μCi (185 kBq) en 1998. [20] [21]

El criptón-85 también se utiliza para inspeccionar los componentes de las aeronaves en busca de pequeños defectos. Se permite que el criptón-85 penetre en pequeñas grietas y luego se detecta su presencia mediante autorradiografía . El método se denomina "imágenes penetrantes con gas criptón". [22] El gas penetra en aberturas más pequeñas que los líquidos utilizados en la inspección con líquidos penetrantes de colorante y la inspección con líquidos penetrantes fluorescentes . [23]

El criptón-85 se utilizó en tubos electrónicos reguladores de voltaje de cátodo frío, como el tipo 5651. [24]

El criptón-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 . [25] [26]

El criptón-85 también se utiliza como neutralizador de carga en sistemas de muestreo de aerosoles. [27]

Referencias

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