- Радиоактивные ряды
-
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, т.к. 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).
Содержание
Типы рядов
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
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
6,208212Po
208Tl212Po 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
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
5,87213Po
209Tl213Po 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
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
0,074234U
234Pa234Pa 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
0,265214Pb
218At218At RaAt Астат α 99,90 %
β− 0,10 %1,5 с 6,874
2,883214Bi
218Rn218Rn 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
5,617214Po
210Tl214Po RaC' Радий C' α 0,1643 мс 7,686 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
5,982210Po
206Tl210Po 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
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
5,042227Th
223Fr227Th RdAc Радиоактиний α 18,68 сут 6,147 223Ra 223Fr AcK Актиний K β− 99,994 %
α 0,006 %22,00 мин 1,149
5,340223Ra
219At223Ra AcX Актиний X α 11,43 сут 5,979 219Rn 219At AcAtI Актиноастат I α 97,00 %
β− 3,00 %56 с 6,275
1,700215Bi
219Rn219Rn 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
0,715211Pb
215At215At 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
0,575207Tl
211Po211Po 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
Литература
- C.M. Lederer, J.M. Hollander, I. Perlman Table of Isotopes. — 6th. — New York: John Wiley & Sons, 1968.
- Decay chains
- National Nuclear Data Center
Для улучшения этой статьи желательно?: - Викифицировать статью.
- Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
- Проставив сноски, внести более точные указания на источники.
Категория:- Радиоактивность
Wikimedia Foundation. 2010.