<<
>>

Общие понятия о радиоактивности

Радиоактивность как физическое явление - это способность самопроизвольного превращения неустойчивого изотопа химического элемента в устойчивый изотоп.

Такое превращение сопровождается испусканием элементарных частиц (альфа-, бета-) и излучения (гамма-кванты).

Существуют и другие формулировки термина «радиоактивность»: совокупность излучений, испускаемых каким-либо препаратом, содержащим радиоактивные изотопы; способность вещества давать излучение в виде а-, в-частиц или у-квантов.

В природе установлено более 230 радиоактивных ядер естественного происхождения, и их количество существенно дополняется техногенными (искусственными) радионуклидами практически всех элементов таблицы Д.И. Менделеева.

Все известные радиоактивные элементы следует разделить на две группы (табл. 5.1): естественные и искусственные (техногенные).

Среди естественных радиоактивных элементов выделяются долгоживущие (U, Th, К-40, Rb-87 и др.), короткоживущие продукты распада долгоживущих изотопов (радий, радон и т. д.) и нуклиды, постоянно образующиеся в природной среде за счет ядерных реакций (С -14, Н-3, Ве-7 и др.).

Классификация радиоактивных элементов


Искусственные радиоактивные элементы могут быть подразделены на следующие:

- осколочные (продукт деления ядер урана-235 под воздействием тепловых нейтронов по схеме):

87Вг, 87Кг, 87Rb, 90Sr, 95Nb и т. д.

•n° 235U -

11 теплов. ^

140La, 140Ва, 134, 137Cs, 131Xe, 125Sb и т. д.; радиоактивные элементы - продукты активации за счет взаимодействия нейтронов, гамма-квантов и т. д. с веществом (60Со, 65Zn, 54Fe и т. д.); трансурановые радиоактивные элементы, образующиеся в результате поглощения нейтронов по схеме:

238U + (n°) ^ 239U ^ в ^ 239Np ^ в ^ 239Pu

239Pu + (у, n) ^ 240Pu ^ (у, п) ^ 241Pu ^ в ^ 241Am.

Наиболее широко распространенными естественными радиоактивными элементами в природе являются уран, торий и калий. Так, нуклид 40К обуславливает 40-45 % существующей мощности экспозиционной дозы гамма-излучения в природе. На долю Th и продуктов его распада приходится около 35 %, а на уран и продукты его распада - 20-25 %.

Все радиоактивные элементы распадаются по закону радиоактивного распада:

N = N0 • е- , где N0 - число радиоактивных атомов в начальный момент времени появления нуклида (t0);

е - основание натурального логарифма (2,718);

X - постоянная радиоактивного распада, характеризующая вероятность распада ядра атома какого-либо нуклида в единицу времени; она различна для разных радионуклидов;

t - время, прошедшее от t0.

Постоянная радиоактивного распада определяет так называемый период полураспада (Т), промежуток времени, требующийся для уменьшения первоначального числа радиоактивных ядер в 2 раза:

Период полураспада Т1/2 является одной из основных характеристик радиоактивного вещества.

Природные радиоактивные изотопы, не входящие в группу актинидов

Л 1

(Rb, Nd, Sm, Sn, In и др.), обладают периодом полураспада от n • 10 (130Те) до n • 109(40К) лет. В природе они встречаются в ничтожно малых количествах, за исключением 40К, доля которого в природной сумме изотопов составляет 0,0118 %.

Естественные радиоактивные элементы обладают периодом полураспада от n • 1010(232Th) до n • 108(235U) лет.

Радиоактивный распад может представлять собой цепь последовательных радиоактивных превращений. Элементы, входящие в такую цепь, образуют радиоактивные семейства. Наиболее длинные и хорошо изученные цепочки распада характерны для урана и тория.

Известно три семейства (или ряда) распадов: Ряд 238U.

235 Ряд U (актиноутана). Ряд 232Th.

В каждом ряду образуются радионуклиды с разными периодами полураспада, в том числе короткоживущие (секунды, минуты, часы, дни), испускающими а-, в-частицы и гамма-кванты различных энергий.

Конечные продукты в цепи распада представлены нерадиоактивным химическим элементом - свинцом разного изотопного состава ( Pb, Pb, Pb).

На долю этих радиогенных изотопов свинца приходится около 99 % всего количества свинца в земной коре.

Обобщенные схематические ряды распадов представлены ниже. Упрощенная схема рядов распада некоторых естественных радио-


Искусственные радионуклиды, как правило, имеют незначительные периоды полураспада (от долей секунды до десятков лет), и только элементы, образующиеся в результате ядерных реакций присоединения (нептуний, плутоний, америций), имеют периоды полураспада от нескольких минут до десятков тысяч лет ( Ри - 24 065 лет).

Радиоизотопы искусственных нуклидов обладают разными видами радиоактивности. Среди них могут преобладать гамма-излучатели (цезий- 137, барий-137 и др.), бета-излучатели (стронций-90 и др.) и альфа-излучатели (плутоний-239 и др.).

Следует отметить, что в большинстве случаев, но не всегда, альфа- и бета-распад сопровождается испусканием гамма-квантов того или иного энергетического спектра. По этой причине контроль за радиационной обстановкой, в первую очередь, включает измерение мощности экспозиционной дозы гамма-излучения.

В процессе ядерного взрыва образуется значительное количество гамма-излучателей. Но их активность уже в первые минуты, часы и дни после взрыва существенно уменьшается. 

<< | >>
Источник: В.М. Малахов, А.Г. Гриценко, С.В. Дружинин. ИНЖЕНЕРНАЯ ЭКОЛОГИЯ МОНОГРАФИЯ В трех томах Том 2. 2012

Еще по теме Общие понятия о радиоактивности:

  1. Понятие и содержание истины в уголовном процессе
  2. Основные понятия
  3. ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ, УПОТРЕБЛЯЕМЫЕ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ЭКОЛОГИИ
  4. Глава I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  5. Глава I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  6. Общая характеристика
  7. Основные понятия о мониторинге
  8. § 28. Сущность понятия «глобальные проблемы чело-вечества». Геоэкологические проблемы
  9. 25.1. Основные понятия
  10. Извечные наши вопросы. Кто виноват?
  11. Радиоактивные отходы
  12. Биосфера как космопланетарная геосистема Земли