トリチウム

トリチウム (T、または 3H) は、原子量が約 3 の水素の同位体です。その原子核は 1 つの陽子と 2 つの中性子で構成され、通常の水素の原子核の 3 倍の質量があります。トリチウムは、半減期が 12.34 年の放射性種です。天然水中に存在し、天然水素の 10 ～ 18 倍の量が存在します。トリチウムは、1934 年に物理学者アーネスト・ラザフォード、ML オリファント、ポール・ハーテックによって発見されました。彼らは、方程式 D + D に従って、重水素 (D、質量数 2 の水素同位体) に高エネルギーの重陽子 (重水素原子の核) を衝突させました。 → H + T. Willard Frank Libby と Aristid V. Grosse は、天然水中にトリチウムが存在し、おそらく大気中の窒素に対する宇宙線の作用によって生成されることを示しました。

トリチウムは、方程式 6Li + 1n → 4He + T に従って、リチウム 6 (6Li) と核分裂炉からの中性子との間の核反応によって最も効率的に生成されます。

トリチウムの半減期は実験的に決定されたいくつかの異なる値がありますが、国立標準技術研究所は 4,500 ± 8 日 (12.32 ± 0.02 年) としています。ベータ崩壊によってヘリウム 3 に崩壊し、その過程で 18.6 keV のエネルギーを放出します。電子の運動エネルギーは平均 5.7 keV で変化しますが、残りのエネルギーはほとんど検出できない反電子ニュートリノによって持ち去られます。トリチウムからのベータ粒子は空気中わずか約 6.0 ミリメートル (0.24 インチ) しか浸透できず、人間の皮膚の死んだ最外層を通過することはできません。他のベータ粒子と比較してエネルギーが低いため、生成される制動放射の量も少なくなります。トリチウムのベータ崩壊で放出されるエネルギーが異常に低いため、この崩壊は（レニウム 187 の崩壊と同様に）実験室でのニュートリノの絶対質量測定に適しています（最新のそのような実験は KATRIN です）。

トリチウム放射​​線のエネルギーが低いため、液体シンチレーション計数を使用する場合を除いて、トリチウム標識化合物を検出することが困難になります。

トリチウムは水素の同位体であり、ヒドロキシルラジカルと容易に結合してトリチウム水 (HTO) を形成したり、炭素原子に結合したりできます。トリチウムは低エネルギーのベータ線放出体であるため、外部からは危険ではありません（ベータ粒子は皮膚を通過できません）が、吸入したり、食物や水を介して摂取したり、皮膚から吸収したりすると、放射線の危険が生じる可能性があります。HTO の人体内での生物学的半減期は 7 ～ 14 日と短く、これにより 1 回の摂取による全体的な影響が軽減され、環境からの HTO の長期的な生物蓄積が防止されます。人間の体の水分代謝回転の尺度である体内の変化は、季節によって変化します。インドのカルナータカ州の沿岸地域における職業放射線従事者の自由水トリチウムの生物学的半減期に関する研究では、冬の季節の生物学的半減期が夏の季節の2倍であることが示されています。トリチウムへの曝露が疑われるか、またはわかっている場合は、飲酒汚染されていない水は、体からトリチウムを補充するのに役立ちます。発汗、排尿、呼吸を増やすと、体から水分が排出され、それに含まれるトリチウムが排出されやすくなります。ただし、脱水症状や体の電解質の枯渇が引き起こさないように注意する必要があります。これらの健康への影響は（特に短期的には）トリチウム曝露よりも深刻になる可能性があります。