![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Ряды радиоактивных семейств урана и тория. Другие естественные радиоактивные элементы.
На рисунке приведена схема радиоактивных превращений семейства урана.
(На этих рисунках стрелками указана последовательность распада. Над стрелками приведены типы излучений, сопровождающие распад, под стрелками – периоды полураспада в следующих единицах: л – годы (лет), д -дни, ч – часы, м – минуты, с – секунды.) В настоящее время известно более 50 естественных радиоактивных элементов. К ним относятся тяжелые элементы, входящие в состав радиоактивных семейств, и более легкие радиоактивные элементы, распад которых ограничивается одним звеном превращений. В число радиоактивных семейств входят элементы семейств урана U238, ак-тиноурана U236 и тория Th232. Представители ряда актиноурана U236 в природе встречаются в малых количествах. Распад этих семейств имеет много общего. Родоначальники семейств характеризуются самыми большими массовыми числами и относятся к наиболее долгоживущим. Во всех случаях в результате распада образуются все более легкие элементы. В первой половине цепи превращений каждого семейства распад сопровождается преимущественно испусканием α -частиц, во второй половине преобладает β -распад. В середине цепи превращений каждого семейства имеются радиоактивные газы — эманации (в ряду урана это радон Rn220, в ряду тория – торон Tn220), относящиеся к группе инертных. За эманациями следуют группы короткоживущих элементов, часть атомов которых распадается с испусканием α -частиц, а другая часть - β -частиц. Эти элементы образуют разветвления рядов - «вилки». Необходимо отметить, что α - и β -распады сопровождаются испусканием γ -квантов различных энергий. Конечным продуктом распада этих двух семейств являются стабильные изотопы свинца РЬ206 и РЬ208. По суммарной α -активности семейства урана и тория примерно одинаковы, энергетические спектры α -частиц, испускаемых каждым семейством в целом, друг от друга существенно не отличаются, энергия α -частиц находится в интервале 2 ÷ 8 Мэв. По суммарной интенсивности β -излучения семейства урана и тория существенно не различаются. Основными γ -излучателями в семействе урана являются продукты распада радия (Ra226) и радона (Rn222). Важной особенностью этого семейства является то, что на долю продуктов распада урана, расположенных в цепи превращения до радия, приходится всего лишь около 2% от общего γ -излучения ряда. Вследствие этого при нарушении в горных породах радиоактивного равновесия между ураном и радием, приводящего к недостатку радия, γ -активность горных пород резко снижается, и, наоборот, породы, обогащенные солями радия или радоном, даже при отсутствии в них урана являются γ -активными. В семействе тория основные γ -излучатели распределены относительно равномерно. Ниже, в таблице, приведены сведения об основных γ -излучателях в рядах урана и тория.
Строка «% выхода» в таблице показывает процент γ -квантов данной энергии от суммарного количества γ -квантов, испускаемых всеми изотопами данного ряда в единицу времени. Необходимо отметить, что в обоих рядах излучается примерно по 50 γ -квантов различных энергий, значительная часть которых обладает энергией меньшей 250 Кэв. Максимальной энергией γ -квантов в ряде урана обладает Bi214 (2.204 Мэв), в ряде тория - Tl208 (2.615). К числу радиоактивных элементов, не входящих в состав рассмотренных семейств, относятся изотопы калия (К40), рубидия (Rb87), индия (In ll5), самария (Sm l47), лютеция (Lu l76), рения (Re l87) и др. Основные характеристики некоторых из этих изотопов приведены в таблице. Все одиночные радиоактивные изотопы характеризуются весьма большими периодами полураспада (Т > 109 лет). За исключением самария и вольфрама они распадаются путем К-захвата и β -распада, превращаясь в устойчивый изотоп нового элемента. Содержание в природе большинства из перечисленных радиоактивных изотопов, как правило, очень мало. В ядерной геологии и геофизике наибольший интерес представляют радиоактивные изотопы калия (К40) и рубидия (Rb87), распад которых используется для определения возраста пород.
Наибольший интерес представляет изотоп K40, т.к. распространенность элемента Ca40 в природе огромно – этот элемент входит в состав породообразующих минералов (например кальцит, известняк, доломит и др.). Другие радиоактивные элементы, не входящие в ряды, за исключением вольфрама, относятся к группе редкоземельных, и их вклад в естественную радиоактивность пород ничтожен. В ядерной геофизике эти элементы используются при определении абсолютного возраста пород.
|