Cesium-137

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]

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]

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]

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.

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

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Cesium-137 na Wikimedia Commons