สตรอนเทียม-90

แหล่งกำเนิดทดสอบสตรอนเทียม-90 ในดีบุก
ทั่วไป
เครื่องหมาย	90ซีเนียร์
ชื่อ	สตรอนเทียม-90
โปรตอน( Z )	38
นิวตรอน( N )	52
ข้อมูลนิวไคลด์
ความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติ	ซิน
ครึ่งชีวิต( t 1/2 )	28.91 ปี[ 1 ]
มวลไอโซโทป	89.907728 [ 2 ] Da
ผลิตภัณฑ์ที่เน่าเปื่อย	90ย.
โหมดการสลายตัว
โหมดการสลายตัว	พลังงานการสลายตัว ( MeV )
การสลายตัวแบบเบตา	0.546 [ 3 ]
ไอโซโทปของสตรอนเทียมตารางนิวไคลด์ทั้งหมด

สตรอนเทียม-90 (⁹⁰ไอโซโทป รังสีของสตรอนเทียม(Sr ) เกิดจากการแตกตัวของนิวเคลียสมีครึ่งชีวิต 28.91 ปี และสลายตัวแบบเบตา⁽ β− decay ) ไปเป็นไอโซโทปรังสีของสตรอนเทียม (Sr)⁹⁰อนุภาค Yมีพลังงานการสลายตัว 0.546 MeV⁹⁰Srมีการใช้งานในด้านการแพทย์และอุตสาหกรรม และเป็นไอโซโทปที่น่าเป็นห่วงใน กัมมันตรังสี ตกค้างจากอาวุธนิวเคลียร์การทดสอบอาวุธนิวเคลียร์และอุบัติเหตุนิวเคลียร์^{[ 4 ]}

สตรอนเทียมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ (⁸⁸Sr ) เป็นสารที่ไม่เป็นกัมมันตรังสีและไม่เป็นพิษในระดับที่พบได้ทั่วไปในสิ่งแวดล้อม แต่⁹⁰Srเป็นอันตรายจากรังสี^{[ 5 ]90}สตรอนเทียม (Sr)เกิด การสลายตัวแบบเบตา ( β ⁻ decay)โดยมีครึ่งชีวิต 28.91 ปี และพลังงานการสลายตัว 0.546  MeVซึ่งกระจายไปยังอิเล็กตรอนแอนตินิวตริโนและไอโซโทปของอิตเทรียม⁹⁰Yซึ่งจะสลาย ตัวแบบ β ⁻โดยมีครึ่งชีวิต 64.05 ชั่วโมง และพลังงานการสลายตัว 2.28 MeV ซึ่งกระจายไปยังอิเล็กตรอน แอนตินิวตริโน และบางครั้งก็รังสีแกมมาเหลือไว้ซึ่งสถานะเสถียร⁹⁰Zr . ^{[ 3 ]}สาขาที่ปล่อยรังสีแกมมานั้นอ่อนแอมากจนสำหรับวัตถุประสงค์ส่วนใหญ่⁹⁰ซีเนียร์และ⁹⁰Yสามารถถือได้ว่าเป็นตัวปล่อย อนุภาคเบต้า บริสุทธิ์

^90Srเป็นผลิตภัณฑ์ของการแตกตัวของนิวเคลียสมีอยู่ในปริมาณมากในเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ใช้แล้วในกากกัมมันตรังสีจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์และในกัมมันตรังสีตกค้างจากการทดสอบนิวเคลียร์สำหรับ การแตกตัว ของนิวตรอนความร้อนดังเช่นในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในปัจจุบันผลผลิตของผลิตภัณฑ์การแตกตัวจากยูเรเนียม-235คือ 5.7% และ 6.6% จากยูเรเนียม-233แต่เพียง 2.0% จากพลูโทเนียม-239 ^{[ 6 ]} (เครื่องปฏิกรณ์เชิงพาณิชย์ได้รับพลังงานจากทั้งยูเรเนียม-235 และพลูโทเนียม-239 ในปริมาณที่เทียบเท่ากัน)

⁹⁰Srจัดเป็นของเสียระดับสูง ครึ่งชีวิต 29 ปี หมายความว่าอาจใช้เวลาหลายร้อยปีในการสลายตัวจนเหลือระดับที่น้อยมาก การสัมผัสจากน้ำและอาหารที่ปนเปื้อนอาจเพิ่มความเสี่ยงต่อ โรค มะเร็งเม็ดเลือดขาวและมะเร็งกระดูก^{[ 7 ]}มีรายงานว่าแคปซูลสตรอนเทียมกัมมันตรังสีหลายพันแคปซูลที่มีกัมมันตรังสีหลายล้านคูรีถูกเก็บไว้ที่โรงงานห่อหุ้มและจัดเก็บของเสียของไซต์แฮนฟอร์ด^{[ 8 ]}

จากการศึกษาพบว่าสาหร่ายแสดงความสามารถในการเลือกดูดซับสตรอนเทียม ในขณะที่พืชส่วนใหญ่ที่ใช้ในการบำบัดทางชีวภาพไม่ได้แสดงความสามารถในการเลือกดูดซับระหว่างแคลเซียมและสตรอนเทียม โดยมักจะอิ่มตัวด้วยแคลเซียมซึ่งมีปริมาณมากกว่าและมีอยู่ในกากกัมมันตรังสีด้วย^{[ 7 ]}

นักวิจัยได้ศึกษาการสะสมทางชีวภาพของสตรอนเทียมโดยScenedesmus spinosus ( สาหร่าย ) ในน้ำเสียจำลอง การศึกษาดังกล่าวอ้าง ว่า S. spinosus มีความสามารถ ในการดูดซับทางชีวภาพ แบบเลือกเฉพาะ สำหรับสตรอนเทียมซึ่งแสดงให้เห็นว่าอาจเหมาะสมสำหรับการใช้กับน้ำเสียจากโรงงานนิวเคลียร์^{[ 9 ]}

การศึกษาสาหร่ายในบ่อClosterium moniliferumโดยใช้สตรอนเทียมที่เสถียรพบว่าการเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนของแบเรียมต่อสตรอนเทียมในน้ำช่วยปรับปรุงการเลือกใช้สตรอนเทียม^{[ 7 ]}

⁹⁰Srเป็น " ธาตุที่แสวงหากระดูก " ซึ่งแสดงพฤติกรรมทางชีวเคมีคล้ายกับแคลเซียม ซึ่ง เป็นธาตุกลุ่ม 2ที่เบากว่าถัดไป[ ^{5 ] [ 10 ] หลังจาก}เข้าสู่ร่างกาย ซึ่งส่วนใหญ่มักเกิดจากการรับประทานอาหารหรือน้ำที่ปนเปื้อน ประมาณ 70–80% ของปริมาณที่ได้รับจะถูกขับออก^{[ 4 ]}แทบทั้งหมดที่เหลืออยู่⁹⁰Srสะสมอยู่ในกระดูกและไขกระดูกโดย 1% ที่เหลือจะคงอยู่ในเลือดและเนื้อเยื่ออ่อน^{[ 4 ]}การมีอยู่ของ Sr ในกระดูกสามารถทำให้เกิดมะเร็งกระดูกมะเร็งของเนื้อเยื่อใกล้เคียง และมะเร็งเม็ดเลือดขาวได้^{[ 11 ]}การสัมผัสกับ^90Srสามารถทดสอบได้ด้วยการตรวจทางชีวภาพซึ่งโดยทั่วไปคือการตรวจปัสสาวะ^{[ 5 ]}

ครึ่งชีวิตทางชีวภาพของ⁹⁰มีการรายงานค่าครึ่งชีวิตทางชีวภาพของสตรอนเทียม ในมนุษย์แตกต่างกันไป ตั้งแต่ 14 ถึง 600 วัน ^{[ 12 ] [ 13 ]} 1,000 วัน^{[ 14 ]} 18 ปี^{[ 15 ]} 30 ปี^{[ 16 ]}และสูงสุดที่ 49 ปี^{[ 17 ]}ตัวเลขครึ่งชีวิตทางชีวภาพที่ตีพิมพ์ซึ่งมีความหลากหลายนั้นอธิบายได้ด้วยกระบวนการเผาผลาญที่ซับซ้อนของสตรอนเทียมภายในร่างกาย อย่างไรก็ตาม เมื่อเฉลี่ยเส้นทางการขับถ่ายทั้งหมดแล้ว ค่าครึ่งชีวิตทางชีวภาพโดยรวมคาดว่าจะอยู่ที่ประมาณ 18 ปี^{[ 18 ]}

อัตราการกำจัดของ⁹⁰Srได้รับผลกระทบอย่างมากจากอายุและเพศ เนื่องจากความแตกต่างใน การ เผาผลาญกระดูก^{[ 19 ]}

ร่วมกับไอโซโทปของซีเซียม¹³⁴ซีส์และ¹³⁷ซีซีและไอโซโทปของไอโอดีน¹³¹ฉัน ,⁹⁰ส ตรอนเทียม เป็นหนึ่งในไอโซโทปที่สำคัญที่สุดที่มีผลกระทบต่อสุขภาพหลังภัยพิบัติเชอร์โนบิลเนื่องจากสตรอนเทียมมีความสัมพันธ์กับตัวรับการรับรู้แคลเซียมของเซลล์ต่อมพาราไทรอยด์ คล้ายกับแคลเซียม ความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของผู้ปฏิบัติงานใน โรงไฟฟ้า เชอร์โนบิลที่จะป่วยเป็นภาวะต่อมพาราไทรอยด์ทำงานเกินปกติ อาจอธิบายได้จากการจับตัวกันของ สตรอนเทียมกับตัวรับดังกล่าว⁹⁰อาวุโส^{[ 20 ]}​

การสลายตัวของกัมมันตรังสีของ⁹⁰Srสร้างความร้อนได้มาก โดยให้ความร้อน 0.920 W/g ในรูปของโลหะสตรอนเทียมบริสุทธิ์ หรือ 0.445 W/g ในรูปของสตรอนเทียมไททาเนต^{[ 21 ]}และมีราคาถูกกว่าทางเลือกอื่น²³⁸Puถูกใช้เป็นแหล่งความร้อนในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริกไอโซโทปรังสี ของรัสเซีย/โซเวียตจำนวนมาก โดยปกติอยู่ในรูปของสตรอนเทียมไททาเนต ^{[ 22 ]}นอกจากนี้ยังถูกใช้ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริกไอโซโทปรังสีซีรีส์ "Sentinel" ของสหรัฐฯ ^{[ 23 ]} บริษัทสตาร์ทอัพ Zeno Power กำลังพัฒนาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริกไอโซโทปรังสีที่ใช้สตรอนเทียม-90 จากกระทรวงกลาโหมและตั้งเป้าที่จะจัดส่งผลิตภัณฑ์ภายในปี 2026 ^{[ 24 ]}

⁹⁰Srถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมในฐานะแหล่งกำเนิดรังสีสำหรับเครื่องวัดความหนา^{[ 4 ]}

⁹⁰เซอร์โคเนียม (Sr)มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในทางการแพทย์ในฐานะแหล่งกำเนิดรังสีสำหรับการฉายรังสี ภายนอกเพื่อรักษา มะเร็งบางชนิด ในปริมาณที่ควบคุมได้⁹⁰ผู้สูงอายุหรือของ⁸⁹Srสามารถใช้ในการรักษาโรคมะเร็งกระดูกและรักษาภาวะหลอดเลือดหัวใจตีบซ้ำด้วยการฉายรังสีแบบฝังในหลอดเลือดนอกจากนี้ยังใช้เป็นสารติดตามรังสีในทางการแพทย์และการเกษตร ^{อีกด้วย [ 4 ​​]}

⁹⁰Srถูกใช้เป็นวิธีการตรวจสอบใบพัดในเฮลิคอปเตอร์บางลำที่มีแกนใบพัดกลวงเพื่อบ่งชี้ว่าเกิดรอยแตกหรือไม่^{[ 25 ]}

ในเดือนเมษายน ค.ศ. 1943 เอนริโก เฟอร์มิได้เสนอความเป็นไปได้แก่โรเบิร์ต โอปเพนไฮเมอร์ในการใช้ผลพลอยได้จากกระบวนการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมเพื่อปนเปื้อนในอาหารของเยอรมนี เบื้องหลังคือความกังวลว่าโครงการระเบิดปรมาณูของเยอรมนีอยู่ในขั้นก้าวหน้าแล้ว และเฟอร์มิเองก็ยังไม่แน่ใจว่าระเบิดปรมาณูจะพัฒนาได้เร็วพอหรือไม่ โอปเพนไฮเมอร์ได้หารือข้อเสนอนี้กับเอ็ดเวิร์ด เทลเลอร์ซึ่งแนะนำให้ใช้...⁹⁰Sr. James Bryant ConantและLeslie R. Groves ได้รับการบรรยายสรุปเช่นกัน แต่ Oppenheimer ต้องการดำเนินการตามแผนก็ต่อเมื่อสามารถป นเปื้อนอาหารด้วยอาวุธได้มากพอที่จะฆ่าคนได้ครึ่งล้านคน^{[ 26 ]}

⁹⁰Srไม่น่าจะเป็นไปได้เท่าไหร่¹³⁷Csจะถูกปล่อยออกมาเป็นส่วนหนึ่งของอุบัติเหตุเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เนื่องจากมีความระเหยน้อยกว่ามาก แต่น่าจะเป็นส่วนประกอบที่อันตรายที่สุดของกัมมันตรังสีตกค้างจากอาวุธนิวเคลียร์ ^{[ 27 ]}

จากการศึกษา ฟันน้ำนมหลายแสนซี่ที่เก็บรวบรวมโดย ดร. ลูอิส ไรส์และเพื่อนร่วมงานของเธอในโครงการสำรวจฟันน้ำนมพบว่ามีจำนวนเพิ่มขึ้นอย่างมาก⁹⁰ระดับ Srในช่วงทศวรรษ 1950 และต้นทศวรรษ 1960 ผลการศึกษาขั้นสุดท้ายแสดงให้เห็นว่าเด็กที่เกิดในเมืองเซนต์หลุยส์ รัฐมิสซูรีในปี 1963 มีระดับ Sr อยู่ที่...⁹⁰พบ สาร Srในฟันน้ำนมของเด็กกลุ่มนี้สูงกว่าในเด็กที่เกิดในปี 1950 ถึง 50 เท่า ซึ่งเป็นช่วงก่อนการทดสอบอะตอมขนาดใหญ่ ผู้ทบทวนการศึกษาคาดการณ์ว่า กัมมันตรังสีตกค้างจะทำให้เกิดโรคเพิ่มขึ้นในผู้ที่ได้รับสารดังกล่าว⁹⁰Srเข้าสู่กระดูกของพวกเขา^{[ 28 ]}อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีการศึกษาติดตามผลในกลุ่มตัวอย่าง ดังนั้นข้ออ้างนี้จึงยังไม่ได้รับการทดสอบ

บทความที่มีผลการศึกษาเบื้องต้นถูกเผยแพร่ให้กับประธานาธิบดีจอห์น เอฟ. เคนเนดี แห่งสหรัฐอเมริกา ในปี พ.ศ. 2504 และช่วยโน้มน้าวให้เขาลงนามในสนธิสัญญาห้ามทดสอบนิวเคลียร์บางส่วนกับสหราชอาณาจักรและสหภาพโซเวียต ซึ่งเป็นการยุติ การทดสอบอาวุธนิวเคลียร์เหนือพื้นดิน ที่ทำให้ เกิดกัมมันตรังสีตกค้างในชั้นบรรยากาศมากที่สุด^{[ 29 ]}

ภัยพิบัติเชอร์โนบิลปล่อย สารกัมมันตรังสี ออกมาประมาณ 10  เพตาเบเคอเรลหรือประมาณ 5% ของปริมาณกัมมันตรังสีทั้งหมดในแกนกลาง⁹⁰Srเข้าสู่สิ่งแวดล้อม^{[ 30 ]}ภัยพิบัติ Kyshtymปล่อยออกมา⁹⁰สตรอนเทียมและสารกัมมันตรังสีอื่นๆ ปล่อยสู่สิ่งแวดล้อม คาดว่ามีการปล่อยกัมมันตรังสีออกมา 20 มิลลิซีไอ (800 เพตาเบเคอเรล) ส่วนภัยพิบัติฟุกุชิมะไดอิจิตั้งแต่เกิดอุบัติเหตุจนถึงปี 2013 ได้ปล่อยกัมมันตรังสีออกมา 0.1 ถึง 1 เพตาเบเคอเรล⁹⁰Srในรูปของน้ำหล่อเย็นที่ปนเปื้อนลงสู่มหาสมุทรแปซิฟิก^{[ 31 ]}

• เกรย์และซีเวอร์ท
• อุบัติเหตุทางรังสีของ Lia
• พิษจากรังสี

• "สตรอนเทียม กัมมันตรังสี" . ฐานข้อมูลสารอันตราย (HSDB) . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . สืบค้นเมื่อ15 พฤษภาคม 2023 .