Полная версия

Главная arrow Экология arrow Биогеохимия радионуклидов

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

Радиоактивные семейства

В природе существуют три радиоактивных семейства, которые называют по их родоначальникам — семействами урана 92238и (или урана-радия, так как 226Ид — наиболее устойчивый изотоп этого семейства, табл. 4.4); урана 9223эи (или актино-урана, табл. 4.5) и тория 90232Тй (табл. 4.6). Это связано с тем, что периоды полураспада 232Тй ]/2 = 1,41 -1010 лет), 235и ]/2 = 7,13 • 108 лет) и 238и ]/2 = = 4,51 • 109 лет) соизмеримы с возрастом Земли (несколько миллиардов лет), и эти изотопы еще не успели полностью распасться. Заканчиваются естественные радиоактивные семейства стабильными изотопами свинца 208РЬ, 207РЬ и 206РЬ, содержание которых в земной коре медленно возрастает.

На Земле существовало еще одно радиоактивное семейство — семейство нептуния 93237Нр. Однако период полураспада этого изотопа значительно меньше, чем у родоначальников естественных радиоактивных семейств, и составляет 2,14 • 106 лет, поэтому членов его радиоактивного семейства в природе уже нет, все они полностью распались. В 40—50-е годы прошлого века все элементы — члены этого

Таблица 4.4

Радиоактивное семейство 2|®и

Число прогонов, символ химического элемента

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

238

^38и

234

234ти

234Ра

234 и

230

230ть'

226

22(>Яа

г

222

}22Кп

к:

218

™Ро_:

X '

**

{ **

ШМ

  • *
  • **
  • 218Яп
  • ?

214

2|4РЬ

^214В1"

Л4Ро-

к*л

210

21°Т1

210рЬ >- -у-

210В1 -> —

210Ро

206

206у|

*2°6рЬ

Стабг

льный

С

О

Г

С

С2

С

О

о

Радиоактивное семейство

Число протонов, символ химического элемента

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

Массовое число

235

231

231ти

^231 Ра

227

4

к""

227Ас

™Тії

223

А''

223 рг

Аґ

219

.

:У‘М

?

215

2|.5В].

213Ро ^ '

211

211рь

^2ПР0

207

207у|

^7РЬ"

Стаби.

1БНЫЙ

Радиоактивное семейство 2|2ТИ

Таблица 4.6

Число протонов, символ химического элемента

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

Массовое число

232

^2ТИ

228

228 Да

*28Ас

228ТЬ

224

224 Да

Аґ'

220

АГ

216

2|6Ро

212

  • 212РЬ,
  • *
  • *

__ **

^|2вГ

2|2Ро

208

208Т1А

к*»рь

а^

СтаС

ильньїї

радиоактивного семейства — были получены искусственно. Завершает ряд нептуния стабильный нуклид 209ВТ

Все члены радиоактивных рядов связаны друг с другом последовательными необратимыми взаимными превращениями, и в закрытой системе со временем наступает равновесие. Радиоактивность одной тонны природного урана с находящимися с ним в равновесии радиоактивными элементами всех семейств составляет 1,9 • 1011 Бк/т.

Содержание элементов в составе радиоактивных семейств пропорционально их периодам полураспада (табл. 4.7). Так на 1 т урана 238и приходится 0,33 г 226 Яа и только 4,32 мг свинца 2|0РЪ.

Радиоактивность урановых руд, отнесенная к 1 кг природного урана, в 4 раза выше, чем радиоактивность ториевых руд, и практически мало изменяется со временем.

Таблица 4.7

Равновесное содержание радиоактивных изотопов (мг) на 1 т урана или тория

Радиоактивное семейство

Радионуклид

Период полураспада

Содержание

Ториевое

232Th

1,4Н010лет

ю9

226 Ra

5,75 лет

0,470

228Th

1,91 года

0,134

224 Ra

3,66 сут.

6,9- 10-4

Урановое

234 и

2,45 • И)5 лет

5- 104

230Th

7,70 • 104 лет

1,78- 104

226 Ra

1600 лет

3,30- 102

2U)Pb

22,30 лет

4,32

Актиниевое

235u

7,04- 108 лет

7,06 • 106

23'Pa

3,28- 104 лет

3,14- 102

227Ac

21,77 года

0,21

223 Ra

11,30 сут.

2,90- 10-4

В условиях равновесия активность всех членов радиоактивного семейства должна быть одинаковой, а массовое содержание — пропорционально скорости распада. Однако в природе происходят нарушения радиоактивного равновесия, вызванные процессами миграции радионуклидов между различными фазами: твердая фаза —> жидкость или твердая, жидкая фаза —> газообразная. Так, например, во всех трех радиоактивных семействах имеются изотопы инертного радиоактивного газа радона 222Яп, 220Яп и 219Яп. Вследствие газообразного и инертного характера этих изотопов их дочерние радионуклиды могут быть легко отделены от долгоживущих предшественников. Изотопы радона делят ряды на специфические части. Начальные отрезки содержат наиболее долгоживущие члены рядов — изотопы элементов, расположенных в периодической системе после радона (Тг, Яп, Ас, ТЬ, Ра, и). Эти радионуклиды находятся преимущественно в твердой фазе. Конечные отрезки всех трех семейств, наиболее короткоживу-щие радионуклиды (изотопы РЬ, Вц Ро, Т1, А1:), преобладают в составе аэрозольных частиц (рис. 4.1).

Эти и другие нарушения радиоактивного равновесия приводят к значительным колебаниям соотношений количеств урана, тория и их дочерних радионуклидов, наблюдаемым в природных условиях.

Твердая фаза

млрд лет

1600 лет

лет

Аэрозольные частицы

СТАБИЛЕН

,8 ч

Рис. 4.1. Различное состояние элементов радиоактивных семейств

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>