Radioluminiscence tritia - Tritium radioluminescence

Radioluminiscenční 1.8-kurie (67 GBq ) Injekční lahvičky s tritiem o rozměrech 152,4 mm × 5,1 mm (6 x 0,2 palce) jsou lahvičky s tritiem naplněné plynem, tenké skleněné lahvičky s vnitřním povrchem potaženým fosfor.

Radioluminiscence tritia je použití plynných tritium radioaktivní izotop z vodík, k vytvoření viditelného světla. Tritium emituje elektrony přes rozpad beta a při interakci s fosforovým materiálem je světlo emitováno procesem fosforescence. Celkový proces použití radioaktivního materiálu k excitaci fosforu a nakonec ke generování světla se nazývá radioluminiscence. Jelikož osvětlení tritia nevyžaduje žádnou elektrickou energii, našlo široké uplatnění v aplikacích, jako je nouzové použití výjezdové značky, osvětlení náramkových hodinek a přenosné, ale velmi spolehlivé zdroje světla o nízké intenzitě, které nezhorší lidské noční vidění. Mířidla na zbraně pro noční použití a malá světla (která musí být spolehlivější než světla napájená z baterie, ale nezasahovat do nočního vidění nebo být dostatečně jasná, aby snadno rozeznala svoji polohu) používaná většinou vojenským personálem spadají pod druhou aplikaci.

Dějiny

Tritium bylo v roce 1953 shledáno jako ideální zdroj energie pro samozářivé sloučeniny a tento nápad byl patentován Edwardem Shapirem 29. října 1953 v USA (2749251 - Zdroj světelnosti).[1]

Design

Radioluminiscenční klíčenky

Tritiové osvětlení se vyrábí pomocí skleněných trubic s a fosfor vrstva v nich a tritium plyn uvnitř trubice. Taková trubice je známá jako „světelný zdroj plynného tritia“ (GTLS), nebo beta světlo (protože tritium prochází rozpad beta ).

Tritium ve světelném zdroji plynného tritia prochází rozpad beta, uvolňující elektrony, které způsobují fosforovou vrstvu fosforeskovat.[Citace je zapotřebí ]

Během výroby délka borosilikátové sklo trubice, která má vnitřní povrch potažený a fosfor -obsahující materiál je naplněn radioaktivním tritiem. Trubice se poté utěsní v požadované délce pomocí a laser na bázi oxidu uhličitého. Borosilikát je preferován pro svou pevnost a odolnost proti rozbití. V trubici tritium vydává stálý proud elektrony kvůli rozpadu beta. Tyto částice vzrušují fosfor, což způsobuje jeho nízkou, stálou záři.

Tritium není jediným materiálem, který lze použít pro osvětlení s vlastním napájením. Rádium se od prvních let 20. století přibližně do roku 1970 používala k výrobě svítivých barev. Promethium krátce nahradil radia jako zdroj záření. Tritium je dnes jediným zdrojem záření používaným v radioluminiscenčních světelných zdrojích.

K výrobě různých barev světla lze použít různé přípravky fosforové sloučeniny. Některé barvy, které byly vyrobeny kromě běžných fosforů, jsou zelená, červená, modrá, žlutá, fialová, oranžová a bílá.

GTLS používané v hodinkách vydávají malé množství světla: nestačí na to, aby byly viditelné za denního světla, ale viditelné ve tmě ze vzdálenosti několika metrů. Průměrný takový GTLS má životnost 10–20 let. Být nestabilním izotopem s poločas rozpadu 12,32 let se rychlost beta emisí v uvedeném období sníží o polovinu. Dodatečně, degradace fosforu způsobí pokles jasu tritiové trubice v tomto období o více než polovinu. Čím více tritia je původně vloženo do zkumavky, tím jasnější je začátek a delší životnost. Značky ukončení tritia obvykle přicházejí ve třech úrovních jasu zaručených na 10, 15 nebo 20 let očekávané životnosti.[2] Rozdíl mezi označeními spočívá v tom, kolik tritia instaluje výrobce.

Světlo produkované GTLS se liší barvou a velikostí. Zelená se obvykle jeví jako nejjasnější barva a červená jako nejméně jasná. Velikosti sahají od drobných tubiček dostatečně malých, aby se vešly na ruku hodinek, až po velikosti tužky. Velké trubice (průměr 5 mm a délka až 100 mm) se obvykle nacházejí pouze v zelené barvě a mohou být překvapivě ne tak jasné jako standardní tritium o velikosti 22,5 mm x 3 mm; tato menší velikost je obvykle nejjasnější a používá se hlavně v komerčně dostupných klíčenkách.[Citace je zapotřebí ]

Použití

"Trvalé" osvětlení ciferníku hodinek
Tritiem osvětlené ruční zaměřovače na a FN Pět sedm

Tyto světelné zdroje jsou nejčastěji považovány za „trvalé“ osvětlení rukou náramkové hodinky určené pro potápění, noční nebo bojové použití. Používají se také v zářících novinkách klíčenky a samostatně osvětlené výjezdové značky. Armáda je zvýhodňuje pro aplikace, kde nemusí být k dispozici zdroj energie, například pro přístroje číselníky v letadle, kružítko a mířidla na zbraně.

Tritiová světla nebo beta světla byly dříve[když? ] používané v rybářských návnadách. Nějaký baterky mají sloty pro tritium lahvičky takže baterku lze snadno najít ve tmě.

Tritium se používá k osvětlení mířidla některých ručních zbraní. The nitkový kříž na SA80 je optický SUSAT zaměřovač stejně jako teleskopický zaměřovač LPS 4x6 ° TIP2 a Puška PSL, obsahuje malé množství tritia pro stejný účinek jako příklad použití tritia na zaměřovači. Elektrony emitované radioaktivním rozpadem tritia způsobují fosfor zářit, čímž poskytuje dlouhodobý (několik let) pohled na střelné zbraně bez baterie, který je viditelný při slabém osvětlení. Záře tritia však není viditelná za jasných podmínek, například za denního světla. V důsledku toho se někteří výrobci začali integrovat optické vlákno mířidla s tritiovými lahvičkami, která poskytují jasné a vysoce kontrastní zaměřovače střelných zbraní za jasných i slabých podmínek.

Bezpečnost

Svítící výstupní značka, která obsahuje trubice tritia

I když tato zařízení obsahují radioaktivní látku, v současné době se předpokládá, že osvětlení s vlastním napájením nepředstavuje významné zdravotní riziko. Zpráva vlády Spojeného království z roku 2007 Agentura na ochranu zdraví Poradní skupina pro ionizující záření prohlásila zdravotní rizika expozice tritiu za dvojnásobná oproti dříve stanoveným Mezinárodní komise pro radiační ochranu,[3] ale zapouzdřená tritiová osvětlovací zařízení, obvykle ve formě světelné skleněné trubice vložené do tlustého bloku čirého plastu, zabraňují tomu, aby byl uživatel vůbec vystaven tritiu, pokud se zařízení nerozdělí.

Tritium nepředstavuje žádnou vnější hrozbu beta záření, pokud je zapouzdřeno v nádobách nepropouštějících vodík kvůli své nízké hloubce průniku, která je nedostatečná k proniknutí neporušenou lidskou kůží. Zařízení GTLS však emitují nízkou hladinu rentgenového záření kvůli bremsstrahlung.[4] Podle zprávy Organizace pro hospodářskou spolupráci a rozvoj,[5] jakékoli vnější záření z plynného tritiového světelného zařízení je způsobeno pouze bremsstrahlungem, obvykle v rozmezí 8–14 keV. Bremsstrahlung dávkový příkon nelze vypočítat z vlastností samotného tritia, protože dávkový příkon a efektivní energie závisí na formě zadržení. Holá válcová lahvička GLTS vyrobená ze skla o tloušťce 0,1 mm, která je 10 mm dlouhá a má průměr 0,5 mm, poskytne povrchovou dávku 100 milirad za hodinu na curie. Pokud by stejná lahvička byla místo toho vyrobena ze skla o tloušťce 1 mm a uzavřena v plastovém krytu o tloušťce 2–3 mm, získá GLTS povrchovou dávku 1 milirad za hodinu na curie. Dávkový příkon měřený od vzdálenosti 10 mm bude o dva řády nižší než naměřený dávkový příkon na povrchu. Vzhledem k tomu, že tloušťka poloviční hodnoty fotonového záření 10 keV ve vodě je asi 0,14 cm, je útlum poskytovaný tkáněmi překrývajícími orgány tvořící krev značný.

Primární nebezpečí tritia vzniká, pokud je vdechnuto, požito, vstříknuto nebo absorbováno do těla. To má za následek absorpci emitovaného záření v relativně malé oblasti těla, opět kvůli malé hloubce průniku. The biologický poločas tritia - doba potřebná k vyloučení poloviny požité dávky z těla - je nízká, pouze za 12 dní. Vylučování tritia lze dále urychlit zvýšením příjmu vody na 3-4 litry / den.[6] Přímé krátkodobé vystavení malému množství tritia je většinou neškodné. Pokud se tritiová trubice rozbije, měli byste ji opustit a nechat plyn difundovat do vzduchu. Tritium existuje přirozeně v prostředí, ale ve velmi malém množství.

Legislativa

Protože tritium se používá v zesílené štěpné zbraně a termonukleární zbraně (i když v množství několikanásobně větším než v klíčence) podléhají spotřební a bezpečnostní zařízení obsahující tritium pro použití ve Spojených státech určitým omezením ohledně vlastnictví, opětovného prodeje, likvidace a používání. V USA spadají do jurisdikce zařízení, jako jsou světelné východy, měřidla, náramkové hodinky atd., Která obsahují malé množství tritia. Komise pro jadernou regulaci a podléhají předpisům o držení, distribuci a dovozu a vývozu uvedeným v 10 CFR Části 30, 32 a 110. Rovněž podléhají předpisům pro držení, používání a likvidaci v určitých státech. Světelné produkty obsahující více tritia, než je potřeba pro náramkové hodinky, nejsou ve Spojených státech běžně dostupné v maloobchodních prodejnách.[Citace je zapotřebí ]

Jsou snadno prodávány a používány ve Velké Británii a USA. Jsou regulovány v Anglii a Walesu útvary místního zastupitelstva pro ochranu životního prostředí. Osvětlení tritia je pro použití v Austrálii legální z bezpečnostních důvodů (tj. Osvětlení nouzových východů), ale je přísně regulováno.[7]

Viz také

Reference

  1. ^ https://perezcope.com/2019/11/30/luminor-2020-debunking-panerais-fictional-history-of-tritium-based-lume/
  2. ^ https://www.usfa.fema.gov/downloads/pdf/techtalk/techtalk_v1n1_0709.pdf
  3. ^ „HPA Press Statement - Advice on risk from tritium“ (Tisková zpráva). Agentura na ochranu zdraví. 29. listopadu 2007. Archivovány od originál dne 2. prosince 2007. Citováno 5. února 2011.
  4. ^ „PLYNNÉ TRITIUM SVĚTELNÉ ZDROJE (GTLS) A PLYNNÉ TRITIUM SVĚTELNÁ ZAŘÍZENÍ (GTLD)“, Příručka o radiační bezpečnosti, svazek 2, JSP 392, Ministerstvo obrany (Spojené království)
  5. ^ „Rozhodnutí o přijetí standardů radiační ochrany pro světelná zařízení s plynným tritiem“ (PDF). OECD. Právní nástroje OECD: 15. 24. července 1973. Citováno 19. února 2020.
  6. ^ „www.ehso.emory.edu“ (PDF). Nuklidový bezpečnostní list Vodík-3. Archivovány od originál (PDF) dne 8. 9. 2006. Citováno 2006-11-09.
  7. ^ „www.legislation.gov.au“. Australské předpisy o radiační ochraně a jaderné bezpečnosti z roku 1999. Citováno 2017-11-01.

externí odkazy