Радиоактивные ряды

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Радиоактивные ряды (семейства) — цепочки радиоактивных превращений.

Выделяют три естественных радиоактивных ряда и один искусственный.

Естественные ряды:

  • ряд тория (4n) — начинается с нуклида Th-232;
  • ряд радия (4n+2) — начинается с U-238;
  • ряд актиния (4n+3) — начинается с U-235.

Искусственный ряд:

  • ряд нептуния (4n+1) — начинается с Np-237.

После альфа- и бета-радиоактивных превращений ряды заканчиваются образованием стабильных изотопов.

Активности тех членов ряда, путь к которым от родительского изотопа не проходит через ветвления, при наступлении векового равновесия равны. Так, активность радия-224 в ториевых образцах через несколько десятков лет после изготовления становится практически равной активности тория-232, тогда как активность таллия-208 (образующегося в этом же ряду при α-распаде висмута-212 с коэффициентом ветвления 0,3594) стремится к 35,94 % от активности тория-232. Характерное время прихода к вековому равновесию в ряде равно нескольким периодам полураспада наиболее долгоживущего (среди дочерних) члена семейства. Вековое равновесие в ряду тория наступает достаточно быстро, за десятки лет, так как периоды полураспадов всех членов ряда (кроме родительского нуклида) не превышают нескольких лет (максимальный период полураспада T1/2=5,7 лет — у радия-228). В ряду урана-235 равновесие восстанавливается примерно за сто тысяч лет (наиболее долгоживущий дочерний член ряда — протактиний-231, T1/2=32760 лет), в ряду урана-238 — примерно за миллион лет (определяется ураном-234, T1/2=245500 лет).

Типы рядов[править | править исходный текст]

Тремя наиболее распространёнными видами радиоактивного распада являются α-распад, β±-распад и изомерный переход. В результате альфа-распада массовое число ядер всегда уменьшается на четыре, тогда как в результате бета-распадов и изомерных переходов массовое число ядра не меняется. Это приводит к тому, что все нуклиды делятся на четыре группы (ряда) в зависимости от остатка целочисленного деления массового числа нуклида на четыре (то есть родительский нуклид и его дочерний нуклид, образовавшийся в результате альфа-распада, будут принадлежать к одной группе). Во всех рядах происходит образование гелия (из альфа-частиц).

Три основных радиоактивных ряда, наблюдающихся в природе, обычно называются рядом тория, рядом радия и рядом актиния. Каждый из этих рядов заканчивается образованием различных стабильных изотопов свинца. Массовый номер каждого из нуклидов в этих рядах может быть представлен в виде A=4n, A=4n+2 и A=4n+3, соответственно.

Ряд тория[править | править исходный текст]

Ряд тория

Радиоактивный ряд нуклидов с массовым числом, представимым в виде 4n, называется рядом тория. Ряд начинается с встречающегося в природе тория-232 и завершается образованием стабильного свинца-208.

Нуклид Историческое обозначение Историческое название Вид распада Период полураспада Выделяемая энергия, МэВ Продукт распада
252Cf α 2,645 года 6,1181 248Cm
248Cm α 3,4·105 лет 6,260 244Pu
244Pu α 8·107 лет 4,589 240U
240U β 14,1 ч 0,39 240Np
240Np β 1,032 ч 2,2 240Pu
240Pu α 6561 год 5,1683 236U
236U α 2,3·107 лет 4,494 232Th
232Th Th Торий α 1,405·1010 лет 4,081 228Ra
228Ra MsTh1 Мезоторий 1 β 5,75 лет 0,046 228Ac
228Ac MsTh2 Мезоторий 2 β 6,15 ч 2,124 228Th
228Th RdTh Радиоторий α 1,9116 года 5,520 224Ra
224Ra ThX Торий X α 3,66 дня 5,789 220Rn
220Rn Tn (ThEm) Торон (эманация тория) α 55,6 с 6,404 216Po
216Po ThA Торий A α 0,145 с 6,906 212Pb
212Pb ThB Торий B β 10,64 ч 0,570 212Bi
212Bi ThC Торий C β 64,06 %
α 35,94 %
60,55 мин 2,252
6,208
212Po
208Tl
212Po ThC' Торий C' α 299 нс 8,955 208Pb
208Tl ThC" Торий C" β 3,053 мин 4,999 208Pb
208Pb ThD Торий D, ториевый свинец стабильный

Ряд нептуния[править | править исходный текст]

Ряд нептуния

Радиоактивный ряд нуклидов с массовым числом, представимым в виде 4n+1, называется рядом нептуния. Ряд начинается с нептуния-237 и завершается образованием стабильного таллия-205. В этой серии только два нуклида встречаются в природе — висмут-209 и таллий-205. Однако с развитием ядерных технологий в результате ядерных испытаний и радиационных аварий в окружающую среду попали радионуклиды, такие как плутоний-241 и америций-241, которые также могут быть отнесены по массовому числу к началу ряда нептуния. Так как этот ряд был изучен недавно, его изотопы не имеют исторических названий. Слабая альфа-активность висмута-209 была обнаружена лишь в 2003 году, поэтому в более ранних работах он называется конечным (и единственным сохранившимся в природе) нуклидом ряда.

Нуклид Вид распада Период полураспада Выделяемая энергия, МэВ Продукт распада
249Cf α 351 год 5,813 + 0,388 245Cm
245Cm α 8500 лет 5,362 + 0,175 241Pu
241Pu β 14,4 года 0,021 241Am
241Am α 432,7 года 5,638 237Np
237Np α 2,14·106 лет 4,959 233Pa
233Pa β 27,0 д 0,571 233U
233U α 1,592·105 лет 4,909 229Th
229Th α 7340 лет 5,168 225Ra
225Ra β 14,9 д 0,36 225Ac
225Ac α 10,0 д 5,935 221Fr
221Fr α 4,8 мин 6,3 217At
217At α 32 мс 7,0 213Bi
213Bi β 97,80 %
α 2,20 %
46,5 мин 1,423
5,87
213Po
209Tl
213Po α 3,72 мкс 8,536 209Pb
209Tl β 2,2 мин 3,99 209Pb
209Pb β 3,25 ч 0,644 209Bi
209Bi α 1,9·1019 лет 3,14 205Tl
205Tl стабильный

Ряд радия[править | править исходный текст]

Ряд радия

Радиоактивный ряд нуклидов с массовым числом, представимым в виде 4n+2, называется рядом радия (иногда называют рядом урана или урана-радия). Ряд начинается с урана-238 (встречается в природе) и завершается образованием стабильного свинца-206.

Нуклид Историческое обозначение Историческое название Вид распада Период полураспада Выделяемая энергия, МэВ Продукт распада
238U UI Уран I α 4,468·109 лет 4,270 234Th
234Th UX1 Уран X1 β 24,10 сут 0,273 234Pam
234Pam UX2 Уран X2, бревий β 99,84 %
изомерный переход 0,16 %
1,16 мин 2,271
0,074
234U
234Pa
234Pa UZ Уран Z β 6,70 ч 2,197 234U
234U UII Уран II α 245500 лет 4,859 230Th
230Th Io Ионий α 75380 лет 4,770 226Ra
226Ra Ra Радий α 1602 года 4,871 222Rn
222Rn Rn (RaEm) Радон (эманация радия) α 3,8235 д 5,590 218Po
218Po RaA Радий A α 99,98 %
β 0,02 %
3,10 мин 6,115
0,265
214Pb
218At
218At RaAt Астат α 99,90 %
β 0,10 %
1,5 с 6,874
2,883
214Bi
218Rn
218Rn AtEm эманация астата α 35 мс 7,263 214Po
214Pb RaB Радий B β 26,8 мин 1,024 214Bi
214Bi RaC Радий C β 99,98 %
α 0,02 %
19,9 мин 3,272
5,617
214Po
210Tl
214Po RaC' Радий C' α 0,1643 мс 7,883 210Pb
210Tl RaC" Радий C" β 1,30 мин 5,484 210Pb
210Pb RaD Радий D β 22,3 года 0,064 210Bi
210Bi RaE Радий E β 99,99987 %
α 0,00013 %
5,013 сут 1,426
5,982
210Po
206Tl
210Po RaF Радий F, полоний α 138,376 сут 5,407 206Pb
206Tl RaE" Радий E" β 4,199 мин 1,533 206Pb
206Pb RaG Радий G, урановый свинец - стабильный - -

Ряд актиния[править | править исходный текст]

Ряд актиния

Радиоактивный ряд нуклидов с массовым числом, представимым в виде 4n+3, называется рядом актиния или урана-актиния. Ряд начинается с урана-235 и завершается образованием стабильного свинца-207.

Нуклид Историческое обозначение Историческое название Вид распада Период полураспада Выделяемая энергия, МэВ Продукт распада
239Pu α 2,41·104 лет 5,244 235U
235U AcU Актиноуран α 7,04·108 лет 4,678 231Th
231Th UY Уран Y β 25,52 ч 0,391 231Pa
231Pa Pa Протактиний α 32760 лет 5,150 227Ac
227Ac Ac Актиний β 98,62 %
α 1,38 %
21,772 года 0,045
5,042
227Th
223Fr
227Th RdAc Радиоактиний α 18,68 сут 6,147 223Ra
223Fr AcK Актиний K β 99,994 %
α 0,006 %
22,00 мин 1,149
5,340
223Ra
219At
223Ra AcX Актиний X α 11,43 сут 5,979 219Rn
219At AcAtI Актиноастат I α 97,00 %
β 3,00 %
56 с 6,275
1,700
215Bi
219Rn
219Rn An (AcEm) Актинон (эманация актиния) α 3,96 с 6,946 215Po
215Bi β 7,6 мин 2,250 215Po
215Po AcA Актиний A α 99,99977 %
β 0,00023 %
1,781 мс 7,527
0,715
211Pb
215At
215At AcAtII Актиноастат II α 0,1 мс 8,178 211Bi
211Pb AcB Актиний B β 36,1 мин 1,367 211Bi
211Bi AcC Актиний C α 99,724 %
β 0,276 %
2,14 мин 6,751
0,575
207Tl
211Po
211Po AcC' Актиний C' α 516 мс 7,595 207Pb
207Tl AcC" Актиний C" β 4,77 мин 1,418 207Pb
207Pb AcD Актиний D, актиниевый свинец стабильный

См. также[править | править исходный текст]

Литература[править | править исходный текст]