Торий-228

Торий-228
Название, символ	Торий-228, 228Th
Альтернативные названия	радиото́рий, RdTh
Нейтронов	138
Свойства нуклида
Атомная масса	228,0287411(24) а. е. м.
Дефект массы	26 772,2(22) кэВ
Удельная энергия связи (на нуклон)	7645,074(10) кэВ
Период полураспада	1,9116(16) года
Продукты распада	224Ra
Родительские изотопы	228Ac (β−) 228Pa (β+) 232U (α)
Спин и чётность ядра	0+
Канал распада Энергия распада α-распад 5,52008(22) МэВ 20O
Таблица нуклидов

То́рий-228 (англ. thorium-228), историческое название радиото́рий (лат. Radiothorium, обозначается символом RdTh или Rt) — радиоактивный нуклид химического элемента тория с атомным номером 90 и массовым числом 228. Открыт в 1905 году Отто Ганом. Основное состояние ядра имеет спин и чётность J^π = 0⁺. Ядро имеет три очень короткоживущих изомерных состояния с периодами полураспада 0,405 нс (J^π = 2⁺, E = 57,8 кэВ), 0,164 нс (J^π = 4⁺, E = 186,8 кэВ) и 0,29 нс (J^π = 2⁺, E = 1153,5 кэВ), а также десятки ещё более короткоживущих возбуждённых уровней.

Сечение захвата тепловых нейтронов (с образованием ядра торий-227) составляет 123(15) барна, при этом сечение захвата тепловых нейтронов с делением не превышает 0,3 барна. Энергия отрыва нейтрона составляет 7109,6 кэВ, протона — 6372 кэВ.

Принадлежит к радиоактивному семейству тория-232 (так называемый ряд тория). Вследствие этого существует в природе (в материалах, содержащих торий), постоянно образуясь и распадаясь. Равновесное содержание тория-228 по отношению к природному торию (представленному одним изотопом, ²³²Th), равно отношению их периодов полураспада: (1,91 года)/(1,405·10¹⁰ лет) = 1,36·10⁻¹⁰. Однако в некоторых природных образцах (например, в речных водах) равновесие может быть нарушено.

Образование и распад

Торий-228 непосредственно образуется в результате следующих процессов:

• β⁻-распада нуклида ²²⁸Ac (период полураспада составляет 6,15(2) часа, доступная энергия бета-распада 2127 кэВ):

$\mathrm {{}_{89}^{228}Ac} \rightarrow \mathrm {{}_{90}^{228}Th} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e};$

• электронный захват и (происходящий с меньшей вероятностью) позитронный распад нуклида протактиния ²²⁸Pa (период полураспада 22 часа, доступная энергия электронного захвата 2148 кэВ):

$\mathrm {^{228}_{91}Pa} +e^{-}\rightarrow \mathrm {^{228}_{90}Th} +{\nu }_{e},$

$\mathrm {^{228}_{91}Pa} \rightarrow \mathrm {^{228}_{90}Th} +e^{+}+{\nu }_{e};$

• α-распад нуклида урана ²³²U (период полураспада 68,9 года, энергия распада 5413,55 кэВ):

$\mathrm {^{232}_{92}U} \rightarrow \mathrm {^{228}_{90}Th} +\mathrm {^{4}_{2}He} .$

Торий-228 может образовываться также в результате многих ядерных реакций, например при захвате нейтрона торием-227, в (α, 2n)-реакции на радии-226, в (p, t)-реакции и (α, α'2n)-реакции на тории-230 и т. д.

Сам торий-228 α-радиоактивен с периодом полураспада 1,9131 года. В результате альфа-распада образуется нуклид ²²⁴Ra (полная выделяемая энергия при распаде составляет 5520,08(22) кэВ):

$\mathrm {^{228}_{90}Th} \rightarrow \mathrm {^{224}_{88}Ra} +\mathrm {^{4}_{2}He} ;$

энергия испускаемых α-частиц 5423,15 кэВ (в 72,2 % случаев, при распаде на основной уровень) и 5340,36 кэВ (в 27,2 % случаев, при распаде на возбуждённый уровень 84,373 кэВ радия-224); существуют также распады на более высокие уровни радия-224 с вероятностью в доли процента.

Для тория-228 существует также чрезвычайно низкая вероятность кластерного распада (с испусканием ядра ²⁰O и образованием дважды магического ядра свинца-208; вероятность события 1,13(22)⋅10⁻¹¹ %):

$\mathrm {^{228}_{90}Th} \rightarrow \mathrm {^{208}_{82}Pb} +\mathrm {^{20}_{8}O} .$

Применение

• Торий-228 используется для получения торона (²²⁰Rn).
• Торий-228 используется как радиоактивный источник для калибровки ядерных спектрометров и других детекторов ионизирующего излучения.

См. также

• Торий
• Изотопы тория
• Список изотопов с собственными названиями