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Krypton 85

isotope du krypton
Krypton 85

table

Général
Nom Krypton 85
Symbole 85
36
Kr
Neutrons 49
Protons 36
Données physiques
Présence naturelle radioisotope
Demi-vie 10,756 a
Produit de désintégration Rubidium 85
Masse atomique 84,9125273(21) u
Spin 9/2+
Excès d'énergie -81480.267
Énergie de liaison 8698.562
Isotope parent Désintégration
Désintégration Produit Énergie (MeV)
Désintégration β- (99,57 %) 0,687 MeV
Désintégration β- (0,43 %) 0,173 MeV

Le krypton 85, noté 85Kr, est l'isotope du krypton dont le nombre de masse est égal à 85 : son noyau atomique compte 36 protons et 49 neutrons avec un spin 9/2+ pour une masse atomique de 84,912 527 3(21) g/mol. Il est caractérisé par un excès de masse de −81 480 267 eV/c2 et une énergie de liaison nucléaire de 8 698 562 eV[1].

Le krypton 85 (85Kr) est un radioisotope du krypton. C'est un des 33 isotopes connus de cet élément.
Un gramme de krypton 85 présente une radioactivité de 14,5 × 1012 Bq.

Il a une demi-vie de 10,756 ans et une énergie de désintégration de 687 keV[2].

Sa désintégration radioactive donne du rubidium 85 stable.

Son mode de désintégration le plus commun (99,57 %) est par émission de particule bêta avec une énergie maximale de 687 keV et une énergie moyenne de 251 keV, suivie par l’émission de rayon gamma d’énergie complémentaire au total de 687 keV. Le deuxième mode de désintégration le plus commun (0,43 %) est par émission de particule bêta (d’énergie maximale de 173 keV) suivie par l'émission de rayon gamma (d'énergie minimale de 514 keV)[3]. Les autres modes de désintégration ont de très petites probabilités dans lesquels sont émis des rayons gammas moins énergiques[2],[4].

En termes de radiotoxicité, 440 Bq de krypton 85 sont équivalents à 1 Bq de radon 222, sans considérer le reste de la chaine de désintégration du radon.

Présence dans l’atmosphère terrestreModifier

Production naturelleModifier

Le krypton 85 est produit naturellement dans de petites quantités par l'interaction du rayonnement cosmique avec le krypton 84 stable dans l'atmosphère. Les sources naturelles maintiennent un stock d'équilibre d'environ 0,09 PBq dans l'atmosphère[5].

Production anthropogéniqueModifier

Cependant, à partir de 2009 le total dans l'atmosphère est évalué à 5 500 PBq en raison des sources anthropogéniques[6]. À la fin de l'année 2000, ce total a été évalué à 4 800 PBq[5] et en 1973, évalué à 1 961 PBq (53 mégacuries)[7].

Produits de fission à vie moyenne
Propriété :
Unité :
t½
a
Rendement
%
Q *
keV
βγ
*
155Eu 4,76 0,0803 252 βγ
85Kr 10,76 0,2180 687 βγ
113mCd 14,1 0,0008 316 β
90Sr 28,9 4,505 2826 β
137Cs 30,23 6,337 1176 βγ
121mSn 43,9 0,00005 390 βγ
151Sm 88,8 0,5314 77 β

Il est produit en grande quantité par les utilisations que l'homme fait de la fission nucléaire, où il apparait comme un des principaux produits de fission à vie moyenne. Il peut ensuite être libéré dans l'atmosphère. La plus importante de ces sources anthropogéniques est le retraitement du combustible nucléaire[5],[6],[7]. La fission nucléaire produit environ trois atomes de krypton 85 pour 1000 fissions ; c'est-à-dire qu’il a un rendement de fission de 0,3 %[8]. La quasi-totalité ou la majorité du krypton 85 produit est retenu dans les tiges de combustible nucléaire usées ; le combustible usé juste sorti d'un réacteur contient entre 0,13 à 1,8 PBq/Mg de krypton 85[5].
Une partie de ce combustible usé est retraité. Le retraitement nucléaire actuel fait s’échapper le krypton 85 gazeux dans l'atmosphère quand le combustible usé est dissout. Ce serait possible en principe de capturer et stocker ce gaz de krypton comme un déchet nucléaire ou pour utilisation ultérieure.
La quantité globale cumulée de krypton 85 issu de l'activité de retraitement a été estimé à 10 600 PBq à partir de 2000[5]. Le stock mondial mentionné ci-dessus est plus petit que ce montant dû à la décroissance radioactive ; une plus petite fraction est dissoute dans les océans profonds[5].

D'autres sources artificielles sont de petits contributeurs au total. Des tests d'armes nucléaires atmosphériques en ont produit environ de 111 à 185 PBq[5]. L'accident de 1979 à la centrale nucléaire de Three Mile Island a libéré environ 1,6 PBq (43 kCi)[9]. La catastrophe de Tchernobyl a libéré environ 35 PBq[5],[6] et l'accident de Fukushima a libéré environ de 44 à 84 PBq[10].

La concentration atmosphérique moyenne du krypton 85 était d’environ 0,6 Bq/m3 en 1976 et a augmenté à environ 1,3 Bq/m3 à partir de 2005[5],[11]. Ceux-ci sont des valeurs moyennes globales approximatives ; les concentrations sont plus hautes localement autour des installations de retraitement nucléaires et sont généralement plus hautes dans l'hémisphère nord que dans l'hémisphère sud.

Pour un contrôle atmosphérique à grande échelle, le krypton 85 est le meilleur indicateur pour détecter des séparations de plutonium clandestines[12].

Le krypton 85 libéré augmente la conductivité électrique de l'air atmosphérique. On s'attend à ce que des effets météorologiques soient plus forts plus près de la source des émissions[13].

Notes et référencesModifier

  1. (en)Periodic Table of the Elements, Table périodique des éléments ; Propriétés des nucléides : 36-Kr-85, Matpack
  2. a et b (en) « WWW Table of Radioactive Isotopes - Kr85 », Lawrence Berkely Laboratories, USA (consulté le 30 mai 2015)
  3. (en) M. Gorden, « Pinellas Plant – Occupational Environmental Dose rev1 », ORAU, (consulté le 30 mai 2015)
  4. (en) H. Sievers, « Nuclear data sheets update for A=85 », Nuclear Data Sheets, vol. 62,‎ , p. 271–325 (DOI 10.1016/0090-3752(91)80016-Y, Bibcode 1991NDS....62..271S)
  5. a b c d e f g h et i (en) K. Winger, « A new compilation of the atmospheric 85krypton inventories from 1945 to 2000 and its evaluation in a global transport model », Jrnl. of Envir. Radioactivity, vol. 80,‎ , p. 183–215 (DOI 10.1016/j.jenvrad.2004.09.005)
  6. a b et c (en) J. Ahlswede, « Update and improvement of the global krypton-85 emission inventory », Jrnl. of Envir. Radioactivity, vol. 115,‎ , p. 34–42 (DOI 10.1016/j.jenvrad.2012.07.006)
  7. a et b (en) K. Telegadas et G. J. Ferber, « Atmospheric Concentrations and Inventory of Krypton-85 in 1973 », American Association for the Advancement of Science, vol. 190,‎ , p. 882–883 (DOI 10.1126/science.190.4217.882, JSTOR 1741777, Bibcode 1975Sci...190..882T)
  8. (en) « Cumulative Fission Yields », JEFF-3.1 Nuclear Data Library, JEFF Report 21, OECD/NEA, Paris, France, 2006, (ISBN 92-64-02314-3, consulté le 1er juin 2015)
  9. (en) « U.S. NRC: Backgrounder on the Three Mile Island accident », U.S. Nuclear Regulatory Commission, (consulté le 31 mai 2015)
  10. (en) W. Lin, « Radioactivity impacts of the Fukushima Nuclear Accident on the atmosphere », Atmospheric Environment, vol. 102,‎ , p. 311–322 (DOI 10.1016/j.atmosenv.2014.11.047, Bibcode 2015AtmEn.102..311L)
  11. (en) O. Ross, « Simulations of the atmospheric krypton-85 to assess the detectability of clandestine nuclear reprocessing », Symposium on International Safeguards: Preparing for Future Verification Challenges, Vienne (Autriche), IAEA-CN-184, 1-5 novembre 2010
  12. (en) Martin B. Kalinowski, Hartmut Sartorius, Stefan Uhl et Wolfgang Weiss, « Conclusions on plutonium separation from atmospheric krypton-85 measured at various distances from the Karlsruhe reprocessing plant », Journal of Environmental Radioactivity, vol. 73, no 2,‎ , p. 203–22 (PMID 15023448, DOI 10.1016/j.jenvrad.2003.09.002)
  13. (en) R. G. Harrison et H. M. ApSimon, « Krypton-85 pollution and atmospheric electricity », Atmospheric Environment, vol. 28, no 4,‎ , p. 637–648 (DOI 10.1016/1352-2310(94)90041-8, Bibcode 1994AtmEn..28..637H, lire en ligne)

Voir aussiModifier