Тритий пошел
Сверхтяжелый изотоп водорода может подарить нам батарейки, работающие десятки лет без подзарядки.
Планета Земля со всеми ее водными и воздушными оболочками весит почти шесть секстиллионов тонн – и всего лишь около 300 кг этой массы приходится на тритий. Это крайне редкий изотоп водорода, ядра которого содержат один протон и два нейтрона; он тяжелый и нестабильный, со временем полураспада около 12,3 года. В природе тритий образуется в верхних слоях атмосферы под воздействием космических частиц, которые сталкиваются с атомами летучих газов, а затем накапливается в Мировом океане. Но немалое количество этого элемента появляется на Земле в результате деятельности человека и заканчивает свою жизнь в хранилищах ядерных отходов.
Изотоп
Можно сказать, что тритий преследует атомную энергетику. Он образуется в ходе деления ядер урана в реакторах, появляется во многих других процессах с участием нейтронов – например, при борном регулировании цепной реакции. Здесь это побочный продукт, и не самый безопасный, требующий нейтрализации. Присутствие изотопа водорода на АЭС обязательно отслеживают. «Тритию требуется постоянное внимание, – рассказывает Александр Аникин, заместитель директора отделения ВНИИНМ им. А. А. Бочвара. – Сам по себе это очень подвижный газ, при определенных условиях он способен проникать даже сквозь металлические преграды. Причем чем выше температура, тем больше скорость его диффузии. Поэтому для безопасности тритий выделяют, концентрируют и переводят в твердое состояние, чтобы утилизировать вместе с остальными радиоактивными отходами». Технологии работы с тритием в России появились именно в стенах ВНИИНМ (входит в структуру компании «ТВЭЛ» Росатома), и получили развитие в связи с созданием термоядерного оружия, топливом для которого служит именно тритий. На некоторых реакторах изотоп специально вырабатывают для подобных нужд, хотя это производство трудно назвать массовым. «Когда речь идет о тритии, слово "килограмм" не употребляется: килограмм – это нечто невообразимое, – поясняет Александр. – Обычная скорость получения трития на АЭС в среднем не превышает 1 г в год». И даже такие количества требуют контроля специалистов.
Излучение
Распадаясь, радиоактивные элементы создают разные виды опасного излучения: это могут быть потоки ядер гелия (альфа-излучение), высокоэнергетических фотонов (гамма) и электронов (бета). При распаде трития образуется почти чистое бета-излучение с частицами невысоких энергий. Они неспособны проникнуть сквозь кожу, а в воздухе пролетают всего несколько миллиметров. По словам Александра Аникина, небольшое количество молекулярного трития, даже попав в легкие, за время между вдохом и выдохом не сможет нанести серьезного вреда. Проблема в том, что это водород, а значит, он способен легко встроиться в молекулы воды, оказываясь в жидкостях тела и даже биологических полимерах, включая ДНК. «Грамм трития – это порядка 10 тыс. кюри, при этом максимально допустимое содержание его в воде составляет всего 7600 беккерелей на литр», – добавляет Александр. С учетом того, что 1 кюри соответствует 37 млрд Бк, легко подсчитать, что 1 г этого изотопа способен загрязнить десятки миллионов тонн воды, сделав ее опасной. Неудивительно, что улавливанию и нейтрализации этого элемента уделяется такое внимание. «Конечно, хорошо бы найти тритию полезное применение, – говорит Александр Аникин. – В будущем он станет использоваться в термоядерных реакторах, но пока мы разрабатываем другое направление – источники энергии».