Tritium

Tritium (T tai 3H) on vedyn radioaktiivinen isotooppi. Tritium-ytimessä on yksi protoni ja kaksi neutronia. Tritiumin löysivät Ernest Rutherford, M. L. Oliphant ja Harteck vuonna 1934 pommittaessaan deuterium-atomeja deuteroneilla eli deuterium-atomin ytimillä. 

Tritiumin puoliintumisaika on 12,3 vuotta. Yhden tritium-gramman aktiivisuus on 356 terabecquereliä. Se hajoaa beeta-miinus-hajoamisella helium-3:ksi, elektroniksi ja antineutriinoksi. Syntyvän elektronin energia on hyvin matala, keskimäärin 5,7 kiloelektronivolttia. Matalan energiatason takia tritiumin hajoamisessa syntyvän beetasäteilyn kantama on hyvin lyhyt, ja se pysähtyy jo ihon kuolleeseen pintakerrokseen. Siksi tritium voi aiheuttaa terveyshaittoja vain, jos sitä pääsee elimistön sisään. Säteilyn matalan energiatason ansiosta tritium aiheuttaa pienen säteilyannoksen suhteessa sen aktiivisuuteen.

Pieniä määriä tritiumia muodostuu yläilmakehässä, kun kosmiset säteet iskeytyvät typpimolekyyleihin. Ydinvoimaloissa muodostuu ydinreaktioiden yhteydessä tritiumia, jota pääsee lauhdutusveden mukana veteen. Tritiumia levisi ilmakehään 1950- ja 1960-lukujen ydinasekokeissa. Niiden jälkeen tritiumin määrä ilmakehässä on laskenut. Tritiumia voidaan myös valmistaa reaktoreissa pommittamalla litium-6:ta tai deuteriumia neutroneilla. 

Tritium voi esiintyä kaasumaisena, mutta yleisimmin tritium esiintyy muodossa, jossa toinen vesimolekyylin vetyatomeista on korvautunut sillä.

Esiintyminen luonnossa 
Vuosien 1945 ja 1963 välillä ilmakehässä tehdyissä ydinkokeissa ympäristöön pääsi noin 650 kg tritiumia. Ydinkokeiden loputtua tritium on vähitellen hajonnut, ja vuonna 2007 sitä oli jäljellä noin 40 kg. Tämän lisäksi maapallolla on noin 3,5 kg tritiumia, joka on syntynyt ilmakehässä avaruudesta tulevan kosmisen säteilyn vaikutuksesta. Kaikesta maapallon tritiumista noin 90 prosenttia on valtamerissä.

Tritiumia syntyy ilmakehässä kosmisen säteilyn takia 150–200 grammaa eli 50 000–70 000 terabecquereliä (TBq) vuodessa. Hyvin pieniä määriä tritiumia pääsee ympäristöön myös ydinvoimaloista. Suurempia tritiumpäästöjä tulee käytetyn ydinpolttoaineen jälleenkäsittelylaitoksilta: La Haguesta Ranskasta noin 30 grammaa (11 000 TBq) vuodessa ja Sellafieldista Iso-Britanniasta noin 8 grammaa (2 800 TBq) vuodessa. Fukushiman ydinvoimalaonnettomuuden jäljiltä laitoksen alueelle on varastoituna vettä, joka sisältää yhteensä noin 2,4 grammaa (860 TBq) tritiumia. Vesi aiotaan päästää mereen.

Käyttö 
Tritiumin hajoamisessa syntyvät elektronit voivat virittää muiden aineiden elektroneja, joten sitä käytetään itsevalaisevana aineena rannekellojen näytöissä ja hätäuloskäyntien opasteissa. Tritiumia voidaan käyttää myös merkkiaineena isotooppigeokemiassa ja lääketieteessä tutkittaessa lääkeaineiden metaboliaa. Yksi energiantuotannon kannalta lupaavimmista fuusioreaktioista on deuteriumin ja tritiumin fuusio. Siinä vapautuu energiaa 16 MeV. Ongelmana on reaktion vaatima 40 miljoonan kelvinin lämpötila.

Katso myös 

 Deuterium
 Tritiumin radioluminesenssi

Lähteet

Aiheesta muualla 

WolframAlpha: Tritium 
Argonne National Laboratory: Radiological and Chemical Fact Sheets to Support Health Risk Analyses for Contaminated Areas, Tritium (Hydrogen-3), s. 56–57  (pdf)

Vedyn isotoopit
Seulonnan keskeiset artikkelit