§5.1. Радиоактивность,виды излучений. Основные понятия и законы.

Явление радиоактивности было открыто А.Беккерелем в 1896 г. Мария и Пьер Кюри вскоре заметно расширили представление об этом явлении (термин радиоактивность ввела М. Кюри). Кюри открыли также два новых радиоактивных элемента: радий, полоний. Резерфорд и Содди в 1902 г. предположили, что это явление обусловлено превращением элементов. А.Беккерель, М.Кюри, Э.Резерфорд показали, что при радиоактивных распадах из ядра атома происходит выброс частиц, чаще всего: а —частиц, т.е. ядер атомов гелия, (3 — частиц, т.е. электронов и у—квантов. Исследования показали, что все элементы периодической таблицы с атомным номером Z > 88 радиоактивны. Радиоактивность,создаваемая этими элементами, носит название естественной. Естественная радиоактивность обусловлена нуклидами из 4 —х активных рядов, в начале каждого из которых находятся изотопы:

Т\1^Ш ; Т_1/2 = 1,4 • 10¹⁰ лет; U²³⁸ ; Т,_/2 = 4,5 • 10⁹ лет;

U- ; Т,;₂ = 7 • 10^в лет ; l^²³² ; Т_)/2 = 2,2 ■ 10^б лет. гдеТ_1/2— период полураспада - время, в течение которого происходит распад половины радиоактивных ядер от их первоначального числа

.

Т_)/2 можно пояснить еще так: через 4,56 • 10⁹лет половина атомов U²³⁸ превратится в свинец РЬ²⁰⁶.

Число распадов в секунду в радиоактивном образце определяет его активность. Единица активности в СИ — Беккерель (1 Бк = 1расп./сек). Использование единицы активности Кюри (Ки) в настоящее время считается устаревшим. .

На схеме (рис.У.1) показана поледовательность превращений в ряде урана U²³⁸.

PHC.V.1 Схема радиоактивных распадов в семействе IF³⁸

Энергии выбрасываемых а — частиц при радиоактивном рас — паде, находятся в интервале (4 + 9 )10⁶ эВ. Среднее значение энергии <е_а> =610⁶ эВ.' Энергии Р~частиц чаще всего попадают в интервал (0,25+0,45) 10^б эВ; у—кванты излучаются ядрами в возбужденном состоянии, образующимися после а— или [5— распада. После а — распада образуются у—кванты, обычно с энергией е_у<; 0,5-10⁶ эВ, после Р — распада энергия больше и достигает значений (2 + 2,5)10⁶эВ.

Для сравнения: энергия световых квантов составляет (1,6+ 3,2)эВ, энергия теплового молекулярного движения — 0,03 эВ; энергия ионизации атомов

• (10 + 40) эВ,средняя энергия образования одной пары ионов в воздухе при — нимается равной 33,7 эВ.

Позднее были созданы £ нуклидтт с наведенной активностью — искусст­венная радиоактивность.

Общее число известных ядер (рис. V.2) к настоящему вре — мени превышает 1600, при­мерно 330 нуклидов ветре — чаются в природных уело — виях на Земле (около 260 из них устойчивы). Примерно 1300 нуклидов созданы искусственно. Теоретичес­кая оценка возможного числа нуклидов — 4000+5000 [3].

Взрывы атомных бомб, аварии на предприятиях атомной энергетики создают предпосылки резкого тех­ногенного увеличения концентрации радио­активных элементов (естественных, искусст­венных из числа приведен — ных на рис.У.2) на ограни­ченной территории.

Радиоактивные нуклиды вошли в состав

Земли с самого ее рождения. б-известных ядер [2]

.

Основными радиоактивными нуклидами, встречающимися в горных породах, являются U^23e, U²³⁵, Th²³², Np²³² и элементы радиоактивных рядов,а также К ,Rb .Особое значение среди радиоактивных нуклидов занимают изотопы Rn²²⁰, Rn²²²,Rn²¹⁹ из радиоактивных рядов, т.к.радон инертный газ и обладает большой подвижностью в Земле.

Определенную роль в создании радиоактивности шрает изотоп углерода С¹⁴, образующийся в верхних слоях атмосферы под действием космического излучения. Концентрация этого изотопа в атмосфере =10¹⁴ ат/м³. Изотоп С^и нестабилен, период полураспада Т_1/2 = 5730 лет, при распаде выбрасывается р — частица с энергией 0,156 МэВ. Изотоп К⁴⁰ характеризуется (3 —распадом, превращается в Са⁴⁰ , период полураспада Т,_/2 = 1,3-10⁹ лет и энергия (3 — частицы 0,0118 МэВ, либо в результате К — захвата он превращается в Ат¹⁰. Радионуклид Rb⁸⁷ распадается с выбросом (3 — частицы (е = 0,274-10⁶ эВ, Т_1/2 = 4,8-10¹⁰ лет). В земной коре содержание К⁴⁰ и Rb^8/ —0,0354 и 0,03 % по массе соответственно.

шшашшашшшшшшшшшшшшяшшттмяшишшашшяЛш ш г п ~ ~ v^? т-т-_г,-