Otevřít hlavní menu

Cesium-137 ( 137
55
 Cs
nebo 137Cs) je radioizotop cesia, který vzniká jako jeden z hlavních produktů štěpení jader uranu-235 a jiných štěpitelných nuklidů v jaderných reaktorech a jaderných zbraních. Patří k nejproblematičtějším z produktů s krátkým až středním poločasem přeměny, jelikož se v přírodě snadno šíří díky dobré rozpustnosti většiny solí cesia ve vodě.

PřeměnaEditovat

 
Gama spektrum cesia-137. Charakteristický vrchol na 662 keV nepochází přímo z cesia-137, ale z barya-137, které vzniklo jeho přeměnou, konkrétně z přeměny jeho vyššího energetického stavu na stabilní formu.

137Cs má poločas přeměny okolo 30,08 let.[1] Přibližně 94,6 % se mění přeměnou beta minus na jaderný izomer barya 137mBa, který se následně mění na stabilní základní stav 137Ba (zbylých 5,4 % se přeměňuje přímo na základní stav 137Ba). Poločas přeměny 137mBa je přibližně 2,55 minuty (153 s), uvolněná energie činí 661,7 keV.[1]

PoužitíEditovat

Cesium-137 má několik možností využití. V malých množstvích se používá ke kalibraci přístrojů k měření ionizujícího záření,[2] v lékařství se využívá v radioterapii,[2] v průmyslu je součástí zařízení na měření průtoku či tloušťky[2] a také některých vlhkoměrů.[3]

Cesium-137 nemá velké využití v průmyslové radiografii, protože je značně reaktivní a jeho skladování je tedy obtížné. Jeho soli jsou navíc rozpustné ve vodě, co ztěžuje zajištění bezpečnosti při skladování. V radiografii se upřednostňuje kobalt-60 (60Co), jelikož je mnohem méně reaktivní a uvolňuje gama fotony s vyšší energií než jaké poskytuje 137Cs.

Jelikož je 137Cs zcela umělým nuklidem, tak jej lze použít k datování vína a odhalování padělků[4] a rovněž k relativnímu datování usazenin vytvořených po roce 1954.[5]

Cesium-137 se také využívá v geologii jako radioaktivní značkovač za účelem měření eroze a ukládání půdy.[6]

Zdravotní nebezpečnost radioaktivního cesiaEditovat

Cesium-137, stejně jako ostatní izotopy cesia, reaguje s vodou za vzniku rozpustného hydroxidu cesného. Cesium má podobné biologické vlastnosti jako draslík[7] a rubidium. Jakmile se dostane do organismu, tak se více či méně distribuuje po celém těle, přičemž nejvyšší koncentrace jsou v měkkých tkáních.[8] Biologický poločas cesia je poměrně krátký (kolem 70 dnů).[9]

Při pokusu provedeném v roce 1972 na psech, u nichž proběhlo zatížení celého těla 140 MBq/kg, tedy přibližně 44 μg 137Cs/kg (tedy absorbovanou dávkou 9,5 až 14 Gy) uhynuli během 33 dnů, zatímco všechna zvířata zasažená dvakrát menší dávkou přežila rok.[10]

Následky náhodného pozření cesia-137 lze omezit pomocí berlínské modři, která se váže na cesium a zkracuje jeho biologický poločas na 30 dnů.[11]

Radioaktivní cesium v životním prostředíEditovat

134Cs a 137Cs se uvolňují do okolí při téměř všech testech jaderných zbraní a také při některých jaderných haváriích, jako jsou například černobylská havárie a havárie elektrárny Fukušima I.

Od roku 2005 je a bude cesium-137 hlavním zdrojem radioaktivity v uzavřené zóně Černobylské jaderné elektrárny. 137Cs bylo společně s 131I, 134Cs a 90Sr (a řadou dalších izotopů) rozptýleno při výbuchu reaktoru.

V Německu se úroveň kontaminace cesiem-137 pohybuje od 2 000 do 4 000 Bq/m2, čemuž odpovídá asi 1 mg/km2 a tedy přibližně 500 g na celém německém území. Ve Skandinávii byl u některých sobů a ovcí překročen norský limit (3 000 Bq/kg) i 26 let po havárii.[12] Do roku 2016 se přeměnila polovina uvolněného cesia-137, ovšem na některých místech může být jeho koncentrace působením různých vlivů mnohem vyšší.

Po havárii elektrárny Fukušima I byly v dubnu 2011 také nalezeny zvýšené koncentrace 137Cs v životním prostředí. V červenci 2011 bylo maso jedenácti krav z prefektury Fukušima posláno do Tokia a byly v něm naměřeny koncentrace 137Cs v rozmezí 1 530 až 3 200 Bq/kg, které značně převyšovaly tehdejší japonský zákonný limit (500 Bq/kg).[13] V březnu 2013 byla u ryby chycené nedaleko elektrárny naměřena koncentrace přibližně 740 000 Bq/kg která vládní limit (100 Bq/kg) převyšovala více než 7 000krát.[14]

V článku z roku 2013 publikovaném v časopise Scientific Reports bylo uvedeno, že v lese vzdáleném od elektrárny 50 km byly nalezeny vysoké koncentrace cesia-137 v hrabance a houbách, avšak u býložravců byly koncentrace mnohem nižší.[15] Ke konci roku 2014 bylo radioaktivní cesium z Fukušimy rozptýleno po celé severozápadní části Tichého oceánu. Koncentrace byly měřeny do hloubky 200 až 400 m.[16]

Téměř všechno cesium-137 v přírodě vzniklo v důsledku lidské činnosti. Vzniká při štěpení jader uranu a plutonia a přeměňuje se na baryum-137.[17] Před vytvořením prvního umělého jaderného reaktoru roku 1942 se nenacházelo v přírodě ve významném množství. Pozorováním charakteristického záření gama vydávaného tímto izotopem lze určit, zda byla příslušná uzavřená nádoba vyrobena v době před prvním testem jaderné zbraně (jaderný test Trinity), nebo až po něm. Po tomto výbuchu se do atmosféry dostala část vzniklého 137Cs a ve stopových množstvích se tento izotop rozšířil po celé Zemi. Tohoto je možné využít při testování pravosti některých druhů vín vyrobených před zmíněným jaderným testem.[18] Měřením aktivity cesia-137 lze rovněž datovat půdu a povrchové usazeniny.

ReferenceEditovat

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Caesium-137 na anglické Wikipedii.

  1. a b https://www.nndc.bnl.gov/chart/chartNuc.jsp
  2. a b c CDC Radiation Emergencies | Radioisotope Brief: Cesium-137 (Cs-137) [online]. CDC [cit. 2013-11-05]. Dostupné online. (anglicky) 
  3. Cesium | Radiation Protection | US EPA [online]. EPA, 3 June 2012 [cit. 2015-03-04]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 6 September 2015. (anglicky) 
  4. How Atomic Particles Helped Solve A Wine Fraud Mystery [online]. NPR, 3 June 2014 [cit. 2015-03-04]. Dostupné online. (anglicky) 
  5. WILLIAMS, H. F. L. Assessing the impact of weir construction on recent sedimentation using cesium-137. Environmental Geology. 1995, s. 166–171. ISSN 0943-0105. DOI:10.1007/BF00768738. Bibcode:1995EnGeo..26..166W. (anglicky) 
  6. LOUGHRAN, Robert. The measurement of soil erosion. Progress in Physical Geography. 1 June 1989, s. 216–233. Dostupné online [cit. 14 October 2018]. (anglicky) 
  7. AVERY, Simon V. Caesium accumulation by microorganisms: uptake mechanisms, cation competition, compartmentalization and toxicity. Journal of Industrial Microbiology. 1995, s. 76–84. ISSN 0169-4146. DOI:10.1007/BF01569888. (anglicky) 
  8. DELACROIX, D.; GUERRE, J. P.; LEBLANC, P.; HICKMAN, C. Radionuclide and Radiation Protection Data Handbook 2002. 2nd. vyd. [s.l.]: Nuclear Technology Publishing, 2002. ISBN 1-870965-87-6. (anglicky) 
  9. R. Nave. Biological Half-life [online]. Dostupné online. (anglicky) 
  10. H.C. Redman. Toxicity of 137-CsCl in the Beagle. Early Biological Effects. Radiation Research. 1972, s. 629–648. DOI:10.2307/3573559. PMID 5030090. (anglicky) 
  11. CDC Radiation Emergencies | Facts About Prussian Blue [online]. CDC [cit. 2013-11-05]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 20 October 2013. (anglicky) 
  12. Michael Sandelson; LYNDSEY SMITH. Higher radiation in Jotunheimen than first believed [online]. The Foreigner, 21 May 2012 [cit. 2012-05-21]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2018-10-02. (anglicky) 
  13. High levels of caesium in Fukushima beef [online]. Independent Online, 9 July 2011. Dostupné online. (anglicky) 
  14. Fish Near Fukushima Reportedly Contains High Cesium Level [online]. Huffington Post, 17 March 2013. Dostupné online. (anglicky) 
  15. MURAKAMI, Masashi; OHTE, Nobuhito; SUZUKI, Takahiro; ISHII, Nobuyoshi; IGARASHI, Yoshiaki; TANOI, Keitaro. Biological proliferation of cesium-137 through the detrital food chain in a forest ecosystem in Japan. Scientific Reports. 2014. ISSN 2045-2322. DOI:10.1038/srep03599. Bibcode:2014NatSR...4E3599M. (anglicky) 
  16. KUMAMOTO, Yuichiro at al.. Special Articles : Radiation and Analytical Chemistry – Five Years since the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant Accident. BUNSEKI KAGAKU. 2017, s. 137–148. Dostupné online [cit. 12 May 2017]. DOI:10.2116/bunsekikagaku.66.137. (Japanese, English) 
  17. Takeshi Okumura. The material flow of radioactive cesium-137 in the U.S. 2000 [online]. US Environmental Protection Agency, 21 October 2003. Dostupné online. (anglicky) 
  18. News Analysis: Christie's Is Counterfeit Crusader's Biggest Target Yet | Collecting News | Collecting [online]. Wine Spectator [cit. 2013-11-05]. Dostupné online. (anglicky)