Что такое радиоактивный распад
Перейти к содержимому

Что такое радиоактивный распад

  • автор:

Уровень активности и длительность периода полураспада

Некоторые радионуклиды сильно радиоактивны – время их жизни до распада чрезвычайно мало (вплоть до нескольких миллисекунд – например, Нобелий, Лоуренсий), другие – слабо радиоактивны, и могут не распадаться тысячи и миллионы лет (изотопы урана, радия). Длительность жизни радионуклидов (время, в течение которого они сохраняют свои свойства) сильно варьируется от одного элемента к другому.

Периодом полураспада называется время, за которое радиоактивное вещество естественным образом теряет половину своей радиоактивности. Таким образом, в конце 10 периодов полураспада радиоактивность вещества снижается в 1024 раза. Период полураспада полония 214 составляет одну секунду, в то время как урана 238 – 4,5 миллиарда лет.

Кривая радиоактивного распада: через два периода радиоактивность вещества снижается в четверо, через три – в восемь раз и т.д.

Несколько примеров радиоактивности
Период полураспада вещества обратно пропорционален радиоактивности радионуклида: чем длиннее период полураспада, тем меньше радиоактивность. В следующей таблице приведены примеры активности на один грамм вещества (йод 131, цезий 137, плутоний 239, уран 238).

4,6 квадриллионов Бк/г

3,2 триллионов Бк/г

2,3 миллиарда Бк/г

4,5 миллиарда лет

  • Радиоактивность
    • Излучение
    • Уровень активности, период полураспада
    • Как измеряют радиоактивность
    • Природная и искусственная радиоактивность
    • Критерии отнесения твердых, жидких и газообразных отходов к радиоактивным отходам
    • Критерии отнесения радиоактивных отходов к особым или удаляемым РАО
    • Критерии классификации удаляемых радиоактивных отходов
    • Классы РАО

    НО РАО

    © ФГУП «Национальный оператор
    по обращению с радиоактивными отходами»

    119017, Москва,
    ул. Пятницкая, д. 49А, стр. 2

    • О предприятии
    • Радиоактивные отходы
    • СГУК РВ и РАО
    • Пресс-центр
    • Поставщикам
    • Экология
    • Горячая линия
    • Контакты
    • Международная деятельность
    • Устойчивое развитие
    • Подземная исследовательская лаборатория
    • Госкорпорация РОСАТОМ
    • Структура атомной отрасли

    Что такое радиоактивный распад

    ПРОИЗВОДИТЕЛЬ
    специализированной химии
    Радиоактивный распад элементов

    Преобразования, происходящие в атомных ядрах в результате перехода в энергетическое состояние, отличное от наименьшего возможного для них, называются ядерным распадом. Образование таких ядер с низкой стабильностью может быть результатом не только лабораторных условий, но и естественных превращений. Этот подтип нестабильных ядер называется радиоактивным. Соответственно распады, происходящие в этой группе, в свою очередь, называются радиоактивными распадами. Чем именно характерен радиоактивный распад элементов? Информацию об этом Вы найдете в этой статье!

    Опубликовано: 19-01-2023

    Структура Вселенной и радиоактивный распад

    В результате формирования Вселенной возникло несколько элементов, которые характеризуются предрасположенностью к ядерным превращениям. Каждый радиоактивный распад, который мы можем описать, способен дать много информации по вопросам, непосредственно связанным с данным ядром — его структурой, возникающими энергетическими состояниями и происходящими взаимодействиями, но он также предоставляет информацию о происхождении Вселенной. Эмпирически подтверждено существование трех основных типов излучения, классифицируемых в зависимости от их способности проникать в материю:

    1. альфа-излучение (α) — которое состоит из ядер гелия и имеет низкую проникающую способность, характеризующуюся на практике трудностью проникновения через тонкий лист бумаги;
    2. бета-излучение (β) — которое описывается как электроны или позитроны с одинаковой массой, но противоположным зарядом, способно проникать в алюминий на глубину около 3 мм;
    3. гамма-излучение (γ) — которое соответствует фотонам, имеет самую высокую проникающую способность, сравнимую с проникновением свинца на глубину двух сантиметров и более.

    История радиоактивных распадов

    Радиоактивный распад началом своей истории обязан Антуану Беккерелю, который в 1896 году заметил, что введение богатой ураном породы в герметичную коробку с фотопленкой приводит к ее потемнению. Он пришел к выводу, что это связано с испусканием лучей, невидимых невооруженным глазом. При сегодняшних знаниях в этой области можно привести по крайней мере три аргумента в пользу ядерного происхождения таких лучей:

    1. химическое состояние — форма рассматриваемого элемента, либо в свободном состоянии, либо в химическом соединении, не влияет на его способность быть радиоактивным;
    2. внешние факторы, воздействующие на электроны в атоме — такие как давление или температура, не влияют на радиоактивные свойства;
    3. общеизвестные переходы электронов в атоме — не генерируют такого огромного количества энергии, достигающей миллионов электрон-вольт.

    В настоящее время радиация признается процессами ядерной природы, при которых масса преобразуется в энергию.

    Альфа-, бета- и гамма-излучение

    Электрические свойства излучения можно наблюдать благодаря его движению в однородном магнитном поле. Идентификация каждого типа излучения с соответствующими молекулами основана на формуле магнитной силы Лоренца.

    Если предположить горизонтальное излучение из точки радиоактивного источника, то положительно заряженные частицы отклоняются вверх, отрицательно заряженные частицы отклоняются вниз, а незаряженные частицы проходят через магнитное поле, не влияя на путь излучения. Альфа-излучение соответствует излучению ядра гелия 4 He. Бета-излучение может происходить двумя способами — в виде электронов (β-) и позитронов (β+). А вот гамма-излучение, в свою очередь, представляет высокоэнергетическое излучение фотонов.

    Альфа-распад

    Характеризует вес и химически нестабильные ядра. В процессе распада ядро теряет два протона и столько же нейтронов, в результате чего его атомный номер уменьшается на две единицы, а массовое число — на четыре единицы. В результате этого превращения образуется атом гелия. Излучавшее ядро называется первичным ядром, а ядро, образовавшееся в процессе распада, — ядром-потомком. Основная запись радиоактивного распада альфа-типа может быть представлена как

    В такой записи первый член, т. е. , является первичным ядром, а ядром-потомком есть , тогда как — это альфа-частица.

    Примером альфа-распада может служить превращение изотопа урана 238 U, в ходе которого его атомный номер уменьшается на два. Распад можно записать в виде уравнения:

    Энергия, выделяющаяся при альфа-распаде, равна кинетической энергии ядер гелия и тория. Из-за массы ядер тория и, следовательно, их меньшей скорости, кинетическая энергия ядер гелия больше.

    Бета-распад

    Может происходить двумя способами — с испусканием электронов или позитронов. Их заряды противоположны, но массы одинаковы, поэтому иногда позитрон называют антиэлектроном. При рассмотрении бета-радиоактивного распада обычно использовалась модель связанной в ядре молекулы (электрона или позитрона), которая вылетает из ядра во время распада. Однако такое предположение было оспорено, поскольку, если следовать принципу неопределенности Гейзенберга, кинетическая энергия электрона была рассчитана как порядка нескольких ГэВ. Эмпирически, однако, было доказано, что она составляет порядка нескольких мегаэлектронвольт. Это означает, что при бета-распаде происходит не выход молекулы, а превращение одного нуклона в другой. При рассмотрении распада нейтрона мы можем наблюдать такой переход:

    Электрон, записанный как , имеет массовое число, равное 0, и атомный номер. Это означает, что он является практически безмассовой частицей с отрицательным зарядом. У протона оба числа равны единице. Присутствие нейтрино (v) необходимо в силу закона сохранения энергии и импульса. Такие преобразования, происходящие в ядре, приводят к слабым ядерным взаимодействиям. Например, бета-распадающимся изотопом является, например , который распадается путем β-излучения в соответствии с уравнением:

    Однако обратный процесс, с образованием позитрона, претерпевает мини-изотоп алюминия :

    Гамма-распад

    Гамма-распад — это термин, применяемый для описания распада, который происходит, когда возбужденное ядро переходит в состояние с более низкой энергией, что приводит к испусканию фотонов. Этот переход аналогичен переходу электронов на более низкие энергетические уровни и может быть записан символически, где * обозначает возбужденное состояние:

    При гамма-распаде не происходит изменения массового числа или атомного номера. Единственным изменением является тип ядра.

    Радиоактивные элементы

    Их атомы самопроизвольно распадаются, испуская при этом частицы или лучи. Такой распад часто сопровождается выделением тепла и света. В природе встречаются четыре группы радиоактивных элементов — торий, нептуний, уран и актиниды, названия которых происходят от родительских элементов. Примеры включают:

    1. Полоний — продукт атомных распадов, чаще всего урана-238. Он является источником излучения альфа-типа и применяется в качестве источника энергии для спутников.
    2. Радон — возникший в результате распада радия, изотоп которого с атомной массой 222 применяется при лечении тяжелых случаев рака.

    Радиоактивный ряд

    Предполагается, что все ядра с атомным номером выше 82 малостабильны и подвергаются спонтанному распаду. Большинство из них также характеризуются коротким периодом жизни и поэтому не встречаются в природе. Однако существует несколько заметных исключений, таких как , а также , период полураспада которых составляет 1,39·10 10 лет и 7,04·10 8 лет соответственно. Распад тяжелых ядер может привести к длинной серии распадов, так как каждое возникшее ядро-потомок может снова стать первичным ядром следующего распада, пока не образуется стабильное ядро. Такой процесс порождает радиоактивные ряды.

    Оглавление

    1. Структура Вселенной и радиоактивный распад
    2. История радиоактивных распадов
    3. Альфа-, бета- и гамма-излучение
    4. Альфа-распад
    5. Бета-распад
    6. Гамма-распад
    7. Радиоактивные элементы
    8. Радиоактивный ряд

    Радиоактивный распад

    Радиоактивность природных элементов [ править | править код ]

    Экспериментально установлено, что радиоактивны, то есть не имеют стабильных изотопов, все химические элементы с порядковым номером, большим 82 (то есть начиная с висмута). Все более лёгкие элементы, помимо стабильных изотопов, имеют радиоактивные изотопы с разными периодами полураспада, варьирующимися от долей наносекунды до значений, на много порядков превышающих возраст Вселенной. Например, теллур-128 имеет самый долгий измеренный период полураспада из всех изученных радионуклидов, ~2,2·10 24 лет. Исключение по нестабильности из элементов легче висмута составляют прометий и технеций, не имеющие долгоживущих относительно длительности геологических эпох изотопов. Наиболее долгоживущий изотоп технеция — технеций-98 — имеет период полураспада около 4,2 млн лет, а самый долгоживущий изотоп прометия — прометий-145 — 17,5 лет. Поэтому изотопы технеция и прометия со времени формирования Земли не сохранились в земной коре и получены искусственно. Существует много природных радиоактивных изотопов, период полураспада которых соизмерим с возрастом Земли или многократно превышает его, поэтому, несмотря на их радиоактивность, эти изотопы содержатся в природной изотопной смеси соответствующих элементов. Примерами могут служить калий-40, рений-187, рубидий-87, теллур-128 и многие другие. Измерение отношения концентраций некоторых из долгоживущих изотопов и продуктов их распада позволяет проводить абсолютную датировку минералов, горных пород и метеоритов в геологии.

    История открытия [ править | править код ]

    Радиоактивность была открыта в 1896 году французским физиком А. Беккерелем. Он занимался исследованием связи люминесценции и недавно открытых рентгеновских лучей. Беккерелю пришла в голову мысль: «Не сопровождается ли всякая люминесценция рентгеновскими лучами?» Для проверки своей догадки он взял несколько соединений, в том числе одну из солей урана, фосфоресцирующую жёлто-зелёным светом. Осветив её солнечным светом, он завернул соль в чёрную бумагу и положил в тёмном шкафу на фотопластинку, тоже завёрнутую в чёрную бумагу. Через некоторое время, проявив пластинку, Беккерель действительно увидел изображение куска соли. Но люминесцентное излучение не могло пройти через чёрную бумагу, и только рентгеновские лучи могли в этих условиях засветить пластинку. Беккерель повторил опыт несколько раз и с одинаковым успехом. 24 февраля 1896 года на заседании Французской академии наук он сделал сообщение «Об излучении, производимом фосфоресценцией». Но уже через несколько дней в интерпретацию полученных результатов пришлось внести корректировки. 26 и 27 февраля в лаборатории Беккереля был подготовлен очередной опыт с небольшими изменениями, но из-за облачной погоды он был отложен. Не дождавшись хорошей погоды, 1 марта Беккерель проявил пластинку, на которой лежала урановая соль, так и не облучённая солнечным светом. Она, естественно, не фосфоресцировала, но отпечаток на пластинке получился. Уже 2 марта Беккерель доложил об этом открытии на заседании Парижской Академии наук, озаглавив свою работу «О невидимой радиации, производимой фосфоресцирующими телами» [2] . Впоследствии Беккерель испытал и другие соединения и минералы урана (в том числе не проявляющие фосфоресценции), а также металлический уран. Пластинка неизменно засвечивалась. Поместив между солью и пластинкой металлический крестик, Беккерель получил слабые контуры крестика на пластинке. Тогда стало ясно, что открыты новые лучи, проходящие сквозь непрозрачные предметы, но не являющиеся рентгеновскими. Беккерель установил, что интенсивность излучения определяется только количеством урана в препарате и совершенно не зависит от того, в какие соединения он входит. Таким образом, это свойство было присуще не соединениям, а химическому элементу — урану. Своим открытием Беккерель делится с учёными, с которыми он сотрудничал. В 1898 г. Мария Кюри и Пьер Кюри обнаружили радиоактивность тория, позднее ими были открыты радиоактивные элементы полоний и радий. Они выяснили, что свойством естественной радиоактивности обладают все соединения урана и в наибольшей степени сам уран. Беккерель же вернулся к интересующим его люминофорам. Правда, он сделал ещё одно крупное открытие, относящееся к радиоактивности. Однажды для публичной лекции Беккерелю понадобилось радиоактивное вещество, он взял его у супругов Кюри и положил пробирку в жилетный карман. Прочтя лекцию, он вернул радиоактивный препарат владельцам, а на следующий день обнаружил на теле под жилетным карманом покраснение кожи в форме пробирки. Беккерель рассказал об этом Пьеру Кюри, и тот поставил на себе опыт: в течение десяти часов носил привязанную к предплечью пробирку с радием. Через несколько дней у него тоже появилось покраснение, перешедшее затем в тяжелейшую язву, от которой он страдал в течение двух месяцев. Так впервые было открыто биологическое действие радиоактивности. Но и после этого супруги Кюри мужественно делали своё дело. Достаточно сказать, что Мария Кюри умерла от осложнений, связанных в том числе с длительной работой с радием, в 1934 г. В 1955 г. были обследованы записные книжки Марии Кюри. Они до сих пор излучают из-за радиоактивного загрязнения, внесённого при их заполнении. На одном из листков сохранился радиоактивный отпечаток пальца Пьера Кюри.

    Закон радиоактивного распада [ править | править код ]

    Моделирование распада многих идентичных атомов. Начиная с 4 атомов (слева) и 400 (справа). Сверху показано число периодов полураспада.

    Основная статья: Закон радиоактивного распада

    Экспоненциальная кривая радиоактивного распада: по оси абсцисс («оси x») — нормированное время Θ = t / τ , по оси ординат («оси y») — доля N / N 0 > ещё нераспавшихся ядер или скорость распада в единицу времени I ( Θ ) = d N / d Θ (\Theta )=dN/d\Theta >

    Этот закон считается основным законом радиоактивности, из него было извлечено несколько важных следствий, среди которых формулировки характеристик распада — среднее время жизни атома и период полураспада [3] [4] [5] [6] . Константа распада радиоактивного ядра в большинстве случаев практически не зависит от окружающих условий (температуры, давления, химического состава вещества и т. п.). Например, твёрдый тритий T2 при температуре в несколько кельвинов распадается с той же скоростью, что и газообразный тритий при комнатной температуре или при температуре в тысячи кельвинов; тритий в составе молекулы T2 распадается с той же скоростью, что и в составе, например, аминокислоты валина с замещёнными атомами водорода атомами трития. Слабые изменения константы распада в лабораторных условиях обнаружены лишь для электронного захвата — доступные в лаборатории температуры и давления, а также изменение химического состава способны несколько изменять плотность электронного облака в окружении ядра, что приводит к изменению скорости распада на доли процента. Однако в достаточно жёстких условиях (высокая ионизация атома, высокая плотность электронов, высокий химический потенциал нейтрино, сильные магнитные поля), труднодостижимых в лаборатории, но реализующихся, например, в ядрах звёзд, другие типы распадов тоже могут изменять свою вероятность. Постоянство константы радиоактивного распада позволяет измерять возраст различных природных и искусственных объектов по результатам измерения концентрации входящих в их состав радиоактивных ядер и концентрации накопленных продуктов распада. Разработан ряд методов радиоизотопного датирования, позволяющих измерять возраст объектов в диапазоне от единиц до миллиардов лет; среди них наиболее известны радиоуглеродный метод, уран-свинцовый метод, уран-гелиевый метод, калий-аргоновый метод и др.

    Виды частиц, испускаемых при радиоактивном распаде [ править | править код ]

    • лучи первого типа отклоняются так же, как поток положительно заряженных частиц; их назвали α-лучами;
    • лучи второго типа обычно отклоняются в магнитном поле так же, как поток отрицательно заряженных частиц, их назвали β-лучами (существуют, однако, позитронные бета-лучи, отклоняющиеся в противоположную сторону);
    • лучи третьего типа, которые не отклоняются магнитным полем, назвали γ-излучением.

    Хотя в ходе исследований были обнаружены и другие типы частиц, испускающихся при радиоактивном распаде, перечисленные названия сохранились до сих пор, поскольку соответствующие типы распадов наиболее распространены.

    При взаимодействии распадающегося ядра с электронной оболочкой возможно испускание частиц (рентгеновских фотонов, Оже-электронов, конверсионных электронов) из электронной оболочки. Первые два типа излучений возникают при появлении в электронной оболочке вакансии (в частности, при электронном захвате и при изомерном переходе с излучением конверсионного электрона) и последующем каскадном заполнении этой вакансии. Конверсионный электрон испускается в процессе изомерного перехода с внутренней конверсией, когда энергия, выделяющаяся при переходе между уровнями ядра, не уносится гамма-квантом, а передаётся одному из электронов оболочки.

    При спонтанном делении ядро распадается на два (реже три) относительно лёгких ядра — так называемые осколки деления — и несколько нейтронов. При кластерном распаде (являющемся промежуточным процессом между делением и альфа-распадом) тяжёлым материнским ядром испускается относительно лёгкое ядро ( 14 C, 16 O и т. п.).

    При протонном (двухпротонном) и нейтронном распаде ядро испускает соответственно протоны и нейтроны.

    Во всех типах бета-распада (кроме предсказанного, но пока не открытого безнейтринного) ядром испускается нейтрино или антинейтрино.

    Типы радиоактивного распада [ править | править код ]

    Все типы распада можно разделить на три группы:

    1. Подобные α-распаду. Это кластерный распад, протонная эмиссия, нейтронная эмиссия и другие. Во всех случаях происходит «откалывание» части нуклонов от ядра.
    2. Подобные β-распаду. Это β⁻ распад, β⁺ распад, двойные β распады. В них распад происходит за счёт слабого взаимодействия.
    3. Подобные γ-распаду. Это γ-распад (изомерный переход) и внутренняя конверсия. Здесь происходит изомерный переход ядра с эмиссией фотона.
    Название распада Описание Дочернее ядро Эмиссия
    Нуклонная эмиссия
    Альфа распад α От ядра отделяется α-частица — ядро атома гелия-4. (A-4, Z-2) ⁴He
    Протонная эмиссия p Отделяется 1-2 нуклона. Характерен для лёгких ядер с большим излишком протонов или нейтронов. (A-1, Z-1) p
    Двойной протонный распад 2p (A-2, Z-2) 2p
    Нейтронная эмиссия n (A-1, Z) n
    Двойной нейтронный распад 2n (A-4, Z) 2n
    Кластерный распад KL Отделяется кластер — ядро тяжелее ⁴He, но намного легче дочернего ядра. (A-Aₓ, Z-Zₓ) (Aₓ, Zₓ)
    Спонтанное деление SF Ядро делятся примерно пополам. Характерно для тяжёлых ядер (трансурановых) 2(~A/2, ~Z/2) 2-5n
    Различные β-распады
    Бета минус распад β⁻ Нейтрон распадается за счёт слабого взаимодействия с испусканием электрона: n ⟶ p + e − + ν ¯ +>> (A, Z+1) e⁻;ν
    Бета плюс распад (позитронная эмиссия) β⁺ Обратный процесс. Протон распадается на Нейтрон: p ⟶ n + e + + ν +\nu > (A, Z-1) e⁺;ν
    Электронный захват ε Происходит захват электрона из электронной оболочки атома: p + e − ⟶ n + ν \longrightarrow n+\nu > (A, Z-1) ν
    Бета-минус-распад с переходом в электронную оболочку Иногда электрону не хватает энергии выйти из атома, и он переходит в электронную оболочку атома.
    Двойной бета минус распад 2β⁻ Происходит два распада нейтрона одновременно. (A, Z+2) 2e⁻;2ν
    Двойной бета плюс распад 2β⁺ Происходит два распада протона одновременно. Каждый распад может быть либо позитронной эмиссией, либо электронным захватом. (A, Z-2) 2e⁺;2ν
    Двойной электронный захват (A, Z-2)
    Электронный захват с эмиссией позитрона εβ⁺ (A, Z-2) e⁺;2ν
    Безнейтринный двойной бета-распад 0ν2β Предполагаемый распад, в ходе которого две частицы нейтрино реагируют с самоуничтожением. (A, Z+2) 2e⁻
    Изомерный переход
    Гамма-распад γ Ядро переходит из возбуждённого состояния в основное. (A, Z) γ
    Внутренняя конверсия IC Испущенный γ-квант поглощается электроном из эл. оболочки атома. Он либо переходит на новый уровень, либо становится свободным (конверсионный электрон) (A, Z) e⁻

    Альфа-распад [ править | править код ]

    Основная статья: Альфа-распад

    Альфа-распадом называют самопроизвольный распад атомного ядра на дочернее ядро и α-частицу (ядро атома 4 He).

    Бета-распад [ править | править код ]

    Основная статья: Бета-распад

    Бета-минус-распад [ править | править код ]

    Беккерель доказал, что β-лучи являются потоком электронов. Бета-распад — это проявление слабого взаимодействия. Бета-распад (точнее, бета-минус-распад, β − -распад) — это радиоактивный распад, сопровождающийся испусканием из ядра электрона и электронного антинейтрино.

    Фейнмановская диаграмма бета-минус-распада: d-кварк в одном из нейтронов ядра превращается в u-кварк, испуская виртуальный W-бозон, который распадается в электрон и электронное антинейтрино.

    Бета-распад является внутринуклонным процессом. Бета-минус-распад происходит вследствие превращения одного из d-кварков в одном из нейтронов ядра в u-кварк; при этом происходит превращение нейтрона в протон с испусканием электрона и антинейтрино: 0 1 n → 1 1 p + − 1 0 e + ν ¯ e . _^>\rightarrow <>_^>+<>_^>+>_.> Свободные нейтроны также испытывают β − -распад, превращаясь в протон, электрон и антинейтрино (см. Бета-распад нейтрона). Правило смещения Содди для β − -распада: Z A X → Z + 1 A Y + − 1 0 e + ν ¯ e . _^>\rightarrow <>_^>+<>_^>+>_.> Пример (бета-распад трития в гелий-3): 1 3 H → 2 3 He + − 1 0 e + ν ¯ e . _^>\rightarrow <>_^>+<>_^>+>_.> После β − -распада элемент смещается на 1 клетку к концу таблицы Менделеева (заряд ядра увеличивается на единицу), тогда как массовое число ядра при этом не меняется.

    Позитронный распад и электронный захват [ править | править код ]

    Фейнмановская диаграмма позитронного распада: u-кварк в одном из протонов ядра превращается в d-кварк, испуская виртуальный W-бозон, который распадается в позитрон и электронное нейтрино.

    Фейнмановская диаграмма электронного захвата: u-кварк в одном из протонов ядра превращается в d-кварк, испуская виртуальный W-бозон, который взаимодействует с электроном оболочки, превращая его в электронное нейтрино.

    Основные статьи: Позитронный распад и Электронный захват

    Двойной бета-распад [ править | править код ]

    Основная статья: Двойной бета-распад

    • с повышением заряда ядра на 2 (при этом испускаются два электрона и два антинейтрино, 2β − -распад)
    • с понижением заряда ядра на 2, при этом испускаются два нейтрино два позитрона (двухпозитронный распад, 2β + -распад)
    • испускание одного позитрона сопровождается захватом электрона из оболочки (электрон-позитронная конверсия, или εβ + -распад)
    • захватываются два электрона (двойной электронный захват, 2ε-захват).

    Предсказан, но ещё не открыт безнейтринный двойной бета-распад.

    Общие свойства бета-распада [ править | править код ]

    Все типы бета-распада сохраняют массовое число ядра, поскольку при любом бета-распаде общее количество нуклонов в ядре не изменяется, лишь один или два нейтрона превращаются в протоны (или наоборот).

    Гамма-распад (изомерный переход) [ править | править код ]

    Основная статья: Изомерия атомных ядер

    Почти все ядра имеют, кроме основного квантового состояния, дискретный набор возбуждённых состояний с большей энергией (исключением являются ядра 1 H, 2 H, 3 H и 3 He). Возбуждённые состояния могут заселяться при ядерных реакциях либо радиоактивном распаде других ядер. Большинство возбуждённых состояний имеют очень малые времена жизни (менее наносекунды). Однако существуют и достаточно долгоживущие состояния (чьё время жизни измеряется микросекундами, сутками или годами), которые называются изомерными, хотя граница между ними и короткоживущими состояниями весьма условна. Изомерные состояния ядер, как правило, распадаются в основное состояние (иногда через несколько промежуточных состояний). При этом излучаются один или несколько гамма-квантов; возбуждение ядра может сниматься также посредством вылета конверсионных электронов из атомной оболочки. Изомерные состояния могут распадаться также и посредством обычных бета- и альфа-распадов.

    Специальные виды радиоактивности [ править | править код ]

    • Спонтанное деление
    • Кластерная радиоактивность
    • Протонный распад
    • Двухпротонная радиоактивность
    • Нейтронная радиоактивность

    Биологическое действие радиоактивности [ править | править код ]

    Основная статья: Ионизирующее излучение § Биологическое действие ионизирующих излучений

    Радиоактивность окружает нас повсюду. Даже элементы, из которых состоят тела людей, содержат радиоактивные изотопы калия, цезия и радия.

    При радиоактивном распаде практически всегда испускается ионизирующее излучение. Изменения в молекулах ДНК, вызванные ионизирующим излучением, могут привести к мутации клеток. Подавляющее большинство таких мутаций не опасно для здоровья человека, но некоторые мутации могут вызвать раковые заболевания. Приблизительно 80% среднегодовой дозы ионизирующего излучения, которые получают люди во всем мире, составляют дозы от природных источников, в том числе от радиоактивного распада (но также и от источников, не связанных напрямую с радиоактивностью, например от космического излучения). Самым существенным из природных источников облучения является альфа-распад радона, вдыхаемого людьми в зданиях [7] .

    См. также [ править | править код ]

    • Единицы измерения радиоактивности
    • Банановый эквивалент

    Примечания [ править | править код ]

    1. ↑ Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М. : Советская энциклопедия, 1994. — Т. 4. Пойнтинга — Робертсона — Стримеры. — С. 210. — 704 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-087-8.
    2. Манолов К., Тютюнник В. Биография атома. Атом — от Кембриджа до Хиросимы. — Переработанный пер. с болг.. — М. : Мир, 1984. — С. 20—21. — 246 с.
    3. Климов А. Н. Ядерная физика и ядерные реакторы. — Москва: Энергоатомиздат, 1985. — С. 352.
    4. Бартоломей Г. Г., Байбаков В. Д., Алхутов М. С., Бать Г. А. Основы теории и методы расчета ядерных энергетических реакторов. — Москва: Энергоатомиздат, 1982.
    5. I.R.Cameron, University of New Brunswick. Nuclear fission reactors. — Canada, New Brunswick: Plenum Press, 1982.
    6. Камерон И. Ядерные реакторы. — Москва: Энергоатомиздат, 1987. — С. 320.
    7. ↑Литература [ править | править код ]
    • Сивухин Д. В. Общий курс физики. — 3-e издание, стереотипное. — М. : Физматлит, 2002. — Т. V. Атомная и ядерная физика. — 784 с. — ISBN 5-9221-0230-3.

    Ссылки на внешние ресурсы

    Словари и энциклопедии

    • Большая датская
    • Брокгауза и Ефрона
    • Малый Брокгауза и Ефрона
    • Britannica (11-th)
    • Universalis
    • Universalis

    Радиоактивность: радиоактивный распад, деление ядер атомов

    TEST Dozimetr.com.ua Довгаль

    10 марта 2009 TEST Dozimetr.com.ua Довгаль

    Радиоактивность — радиоактивный распад, деление ядер атомов, любые радиоактивные (или ядерные) превращения — это способность ядер атомов различных химических элементов разрушаться, видоизменяться с испусканием атомных и субатомных частиц высоких энергий. При этом в подавляющем большинстве случаев ядра атомов (а значит, и сами атомы) одних химических элементов превращаются в ядра атомов (в атомы) других химических элементов, либо (по крайней мере) один изотоп химического элемента превращается в другой изотоп того же элемента.То есть радиоактивные превращения — это превращения атомов одних химических элементов (изотопов) в атомы других элементов (изотопов). В настоящее время известны как естественные (природные, существовавшие в природе изначально) радионуклиды — ЕРН (радиоактивные элементы и изотопы), так и огромное количество искусственных (техногенных).

    Общее количество известных естественных радионуклидов достигает 300. Но количество имеющих практическое значение, играющих заметную роль в природе, среди них невелико — не более десятка. Для их подсчёта, в принципе, хватит пальцев на двух руках.
    Искусственных же радиоактивных изотопов гораздо больше, их получены тысячи. У многих химических элементов их количество значительно более 10. Кроме этого, получены новые, не известные ранее и отсутствующие в природе радиоактивные элементы, у которых стабильных изотопов нет вообще. Особенно огромное количество новых, не имевшихся в природе радиоактивных изотопов и элементов, появилось после создания атомных реакторов и испытаний ядерных бомб. О них мы поговорим ниже. К настоящему времени известно около 2000 искусственных радионуклидов. Радиоактивные (ядерные) превращения могут быть естественными, самопроизвольными (спонтанными) и искусственными.

    «Как известно, каждый атом состоит из ядра и движущихся вокруг него электронов. Ядро же состоит из положительно заряженных частиц — протонов и не имеющих заряда (нейтральных частиц) — нейтронов. Сколько в ядре протонов, столько и электронов движется (вращается) вокруг ядра. Этому же числу равен и номер элемента в таблице Д.И. Менделеева. Химические свойства атома данного химического элемента определяются количеством протонов в ядре и, соответственно, количеством электронов. Количество нейтронов на химические свойства не влияет и может быть разным. Поэтому атомы одного и того же химического элемента могут иметь разный вес: количество протонов одинаково, а нейтронов — разное. Такие разновидности атомов называются изотопами.»

    Атомы (элементы, изотопы), ядра которых подвержены радиоактивному распаду или другим радиоактивным превращениям, называются радиоактивными. Термины радиоактивные атомы (элементы, изотопы), радионуклиды, радиоизотопы — синонимы. Все виды самопроизвольных (спонтанных) радиоактивных превращений — процесс случайный, статистический. Все разновидности радиоактивных превращений сопровождаются как правило, за редким исключением, выделением из ядра атома избытка энергии в виде электромагнитного излучения — гамма-излучения. Гамма-излучение — это поток гамма-квантов (гамма-квантов) — порций энергии (квант — это порция), обладающих большой энергией и проникающей способностью. Кроме этого радиоактивные превращения могут сопровождаться выделением рентгеновского излучения. Рентгеновское излучение — это тоже электромагнитное излучение, это тоже поток частиц (порций энергии) — фотонов — обычно с меньшей энергией. Только «место рождения» рентгеновского излучения не ядро, а электронные оболочки. Основной поток рентгеновского излучения возникает в веществе при прохождении через него «радиоактивных частиц». Есть две основные разновидности радиоактивных превращений, два весьма сильно различающихся физических процесса (явления): радиоактивный распад и деление ядер атомов.

    «Изотопы — это разновидности атомов одного и того же химического элемента, отличающиеся только количеством нейтронов в ядре и поэтому своим весом. Даже у самого первого в таблице Менделеева и самого лёгкого атома — водорода, в ядре которого только один протон (а вокруг него вращается один электрон), имеется три изотопа. Первый — это обычный водород, или протий, ядро которого состоит только из протона; его атомный вес равен единице, химический символ Н (или Н-1). Второй — дейтерий, или тяжёлый водород, ядро которого состоит из одного протона и одного нейтрона; атомный вес — два, химический символ D (или Н-2). И тритий, в ядре которого один протон и два нейтрона; атомный вес — три, химический символ Т (или Н-3). Первые два изотопа стабильные, третий — тритий — радиоактивен. Подавляющее количество естественных (изначально имевшихся и имеющихся в природе) изотопов являются стабильными. Но есть и радиоактивные. Это — естественные радионуклиды (ЕРН). Их не очень много. Кроме радиоактивных изотопов, есть, также и радиоактивные элементы. Это такие, у которых стабильных изотопов нет вообще — все изотопы радиоактивные. Это естественные элементы: уран, торий и продукты их превращений (распада) — радий, радон, полоний и некоторые другие, до талия включительно. А среди искусственных изотопов и элементов стабильных нет вообще. Все искусственные изотопы и элементы радиоактивны. Это и искусственные изотопы любых, давно известных и имеющихся в природе элементов, и искусственные элементы, которых до возникновения атомной энергетики в природе не было. К последним, прежде всего, относятся трансурановые актиноиды, а также и все последующие элементы 7-го периода таблицы Менделеева.»

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *