Радиоактивность. Радионуклиды. Радиоактивные семейства

В природе, рядом с устойчивыми (стабильными) нуклидами, существуют и неустойчивые радиоактивные нуклиды (радионуклиды). Ядра устойчивых нуклидов могут существовать в практическом неизменном виде, когда число протонов и нейтронов в них не меняется, неограниченно долго.

Ядра неустойчивых радиоактивных нуклидов (радионуклидов) мимо вольно распадаются.

Нуклид — это совокупность атомов с определенным числом протонов и нейтронов в ядре.

Избыток протонов или нейтронов делает атомное ядро неустойчивым. Неустойчивые атомные ядра имеют избыточной энергией и стремятся перейти в более устойчивое состояние с меньшей энергией. Любые самовольные процессы таких ядерных превращений сопровождаются выделением в окружающую среду энергии в виде ионизирующего излучения. В результате, одни атомные ядра превращаются в другие, энергетически более устойчивы ядра. Все виды излучения, которые сопровождают ядерные превращение, называют ядерными излучениями.

Радиоактивность — это самопроизвольное превращение неустойчивых атомных ядер в другие, более устойчивые ядра с выделением в окружающую среду энергии в виде ионизирующего излучения.

Радионуклиды — это атомы с с нестабильными ядрами, которые невольно превращаются в более устойчивые ядра атомов других химических элементов или других изотопов того же элемента с выделением в окружающую среду энергии в виде ионизирующего излучения.

Химические элементы, в которых все изотопы радиоактивные, называют радиоактивными элементами. Примером радиоактивного элемента является уран. Если сравнить изотопы водорода и радиоактивного элемента урана, то можно увидеть, что у водорода существует два стабильных изотопа (но и дейтерий) и один радиоактивный (тритий), а в урана стабильные изотопы отсутствуют — все его изотопы радиоактивные.

Радиоактивными есть все химические элементы, расположенные в Периодической системе элементов с висмутом, порядковый номер которого равен 83. Остальные химические элементы имеют как стабильные, так и радиоактивные изотопы. Из почти 1700 известных в настоящее время нуклидов стабильные только 264. Остальные являются радиоактивными и самопроизвольно распадаются, превращаясь в стабильные нуклиды.

Преобразование нестабильного ядра в устойчивое ядро может осуществляться в результате одного или нескольких последовательных радиоактивных распадов. Легкие радионуклиды, которые содержат в ядре небольшое число протонов и нейтронов, обычно превращаются в стабильные нуклиды в результате одного ядерного преобразования. При распаде некоторых ядер атомов тяжелых радиоактивных элементов может осуществляться цепочка последовательных ядерных превращений, которая продолжается до тех пор, пока не образуется устойчивое ядро. Группа тяжелых радиоактивных элементов, объединенных цепочкой по-последовательно самовольных ядерных превращений, образует радиоактивное семейство.

В настоящее время на Земле присутствовали члены трех естественных радиоактивных семейств:

Урана-радия — 23792U и 22688Ra, которые через 8 альфа- и 6 бета распадов превращаются в стабильный изотоп свинца — 20882P d.

Тория232T h, который через 6 альфа- и 4 бета-распадов превращаются в стабильный изотоп свинца.

• Актиния-урана — 23589 Ac и 23592U, которые в результате 7 альфа- и 4 бета-распадов также превращаются в стабильный изотоп свинца.

Члены четвертого радиоактивного семейства 237N p были получены искусственно. Считаются, что когда-то они также присутствовали на Земле, но за время существования планети все члены этого радиоактивного семейства распались.

Если бомбить устойчивые атомные ядра ядерными частицами (нейтронами, протонами, альфа-частицами) и более тяжелыми ядрами атомов других химических элементов, можно осуществить различные ядерные превращения, которые будут искусственными преобразованиями.

Большинство синтезированных радионуклидов получено при использовании для бомбардирования нейтронов. Поскольку нейтроны электрически нейтральны, они не отталкиваются атомными ядрами, и с их помощью легче вызвать ядерные превращения. Положительно заряженные частицы (протоны, ядра гелия) должны обладать большой энергией, то есть двигаться со значительной скоростью, чтобы преодолеть электростатическое отталкивание ядра-мишени. Чем больше заряд частицы и ядра-мишени, тем с большой скоростью должна двигаться частица бомбардир, чтобы вызвать ядерное преобразования. В связи с этим разработано множество методов ускорения заряженных частиц с использованием сильных электрических и магнитных полей.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

CAPTCHA image
*