Семейство тория

Название члена ряда	Обозначение члена ряда	Элемент	Период полураспада	Энергия излучения, Мэв
Название члена ряда	Обозначение члена ряда	Элемент	Период полураспада			
Торий	Th	Торий ₉₀Ер²³²	1,3410¹⁰ лет	4,20		
Мезоторий 1	MsYh₁	Радий 88Кф²²⁸	6,7 лет		0,053	
Мезоторий 2	MsTh₂	Актиний ₈₉Ac²²⁸	6,13 час	4,5	1,55	
Радиоторий	RdTh	Торий ₉₀^Th²²⁸	1,90 лет	4,22		
Торий Х	ThX	Радий ₈₈Ra²²⁴	3,64 дня	5,68		
Торон	Tn	Радон ₈₆Rn²²⁰	54,5 сек	6,28		
Торий А	ThA	Полоний ₈₄Po²¹⁶	0,158 сек	6,77		
Торий B	ThB	Свинец ₈₂Pb²¹²	10,6 час		0,36	
Торий C	ThC	Висмут ₈₃Bi²¹²	60,5 мин	6,05	2,20	
Торий C^I	ThC^I	Полоний ₈₄Po²¹²	310^-7 сек	8,77		
Торий C^II	ThC^II	Таллий ₈₁Ti²⁰⁸	31 мин		1,82	2,62
Торий D	ThD	Свинец ₈₂Pb²⁰⁸	Стабилен			

Период полураспада. Время Т, по истечении которого начальное число N₀ атомов радиоактивного вещества (или его массы) уменьшается в два раза, называется периодом полураспада. Если t=Т, то по определению T N=N₀/2, тогда получим

Откуда T=ln2, или .

Если использовать Т, то закон распада можно преобразовать к виду, более удобному для расчетов:

и ли . Если измерить время t в периодах полураспада Т, то обозначив , получим:

что особенно удобно, если проходит целое число периодов полураспада.

На рис.2 представлен закон радиоактивного распада, на графике отмечены времена Т, 2Т, 3Т, 4Т и соответственно им число оставшихся атомов.

Среди радиоактивных элементов встречаются распады с самыми разнообразными периодами от миллиардных долей секунды до миллиардов лет.

Постоянная распада  связана со средним временем жизни Т_а: так как dNt есть время жизни dN ядер, то

следовательно, T=T_aln2.

Активность. Единицы активности. При распаде ядер продукты распада вылетают с большой скоростью. Встречая на своем пути тела, они производят в них те или иные изменения. Воздействие излучения будет тем больше, чем больше распадов происходит в единицу времени. Для характеристики числа распадов вводится понятие активности А. Активностью А радиоактивного образца называется величина, равная числу распадов в единицу времени:

Отсюда видно, что активность представляет собой скорость изменения числа радиоактивных атомов. Дифференцируя полученное выражение, будем иметь:

т.е. активность равна произведению постоянной распада  на число нераспавшихся атомов N. Но N₀=A₀  это начальная активность. Поэтому для активности можно записать:

т.е. активность изменяется по экспоненциальному закону с тем же периодом Т, с которым происходит распад ядер. Активность стремится к нулю только при . Однако это не означает, что если какой-либо участок местности или техники заражены радиоактивностью, то они станут безопасными только при . Использовать технику можно в том случае, когда активность достигает уровня, безопасного для жизни. Если в данный момент активность равна А₀ и безопасная величина активности А__/₀, то очевидно, что использовать технику можно через время t, определяемое условием:

; откуда .

При данном уровне зараженности техники пригодность к использованию наступит тем быстрее, чем больше  (если не принимать специальных мер по дезактивации).

Активность измеряется единицами кюри (с) и резерфорд (R). 1 кюри есть такая активность, которую создает 1г радия. Так как в 1г радия в секунду распадается

ядер, то, следовательно, вещество имеет радиоактивность в 1 кюри, если в нем совершается распадов в секунду. Эта единица очень большая, поэтому используют производные единицы:

I тс (милликюри) = 10^-3с = 3,710⁷ распад/сек

I с (микрокюри) = 10^-6с = 3,710⁴ распад/сек.

В последнее время начинают употреблять другую единицу  резерфорд. 1 R есть такая активность, которая соответствует 10⁶ распад/сек. Очевидно, что 1тс=37R. Единицей кюри измеряют не только активность, но и массу радиоактивного вещества. При этом, если активность данной массы вещества, выраженная в кюри, равна А, период в секундах Т, то т8,8810^-14ТА, где   грамм-атомный вес.

«Вековое» уравнение. Возьмем чистый радий. Поместим его в запаянный сосуд. В сосуде будет образовываться радон. Количество образовавшегося радона определяется двумя причинами — распадом радия и распадом самого радона. С течением времени вследствие непрерывного распада радия количество радона будет увеличиваться, но с ростом количества ядер радона число распадов будет возрастать. Подобное же положение будет иметь место для любой пары радиоактивных элементов. В общем случае число атомов дочернего элемента будет изменяться во времени так, как это показано на рнс.3. Мы рассмотрим только один крайний случай, когда период Т₁ полураспада материнского элемента много больше периода Т₂ полураспада дочернего элемента: Т₁>>Т₂. Тогда за время dt вновь образуется ядер дочерних за счет распада материнского ₁ N₁ dt; в результате распада число ядер дочернего элемента за dt уменьшится на величину ₂ N₂ dt. Прирост числа ядер дочернего элемента составит: