Л.И. Баюров
Курс лекций по сельскохозяйственной радиологии
Учебное пособие. – Краснодар: КубГАУ, 2009. – 112 с.
Лекция 3. Ядерные превращения
2. Радиоактивные семейства
В природе постоянно происходят распады радиоизотопов. При
этом образуются как стабильные, так и нестабильные ядра новых элементов.
Нестабильные изотопы при этом вновь вступают в ядерные распады. Этот процесс
может представлять собой очень длительное явление и проходить через ряд
промежуточных элементов. Такая цепочка элементов, связанных между собой,
называется радиоактивным семейством (рядом).
Каждое из них носит название своего родоначальника.
Если изотоп принадлежит к естественному радиоактивному
семейству, то он обязательно присутствует в природе, даже если скорость распада
его ядер очень велика.
Связано это с тем, что в радиоактивных семействах с течением
времени устанавливается так называемое вековое равновесие.
Время достижения такого равновесия во всем ряду
приблизительно равно 10 периодам полураспада самого долгоживущего промежуточного
члена ряда. При вековом равновесии скорости образования изотопа и его распада
равны. Поэтому содержание такого изотопа остаётся практически неизменным в
течение столетий.
Некоторые изотопы радиоактивных семейств - распадаются не по
одному, а по двум типам (a- и b-распады).
Всего существует три естественных и одно
искусственное радиоактивные семейства:
1) семейство урана-238 (92U238). Иногда это семейство
обозначается также как семейство урана - радия, т.к. наиболее важным его
представителем является изотоп 88Ra226 .
Уран был открыт в 1789 году немецким химиком Мартином
Клапротом и назван им в честь одноименной планеты.
Кстати, это имя в древнегреческой мифологии носил бог неба,
супруг Геи (Земли), отец титанов, циклопов и сторуких исполинов, который был
свергнут собственным сыном Кроносом.
Более пятидесяти лет «уран Клапрота» считался металлом. И
только в 1841 г. французский ученый Эжен Пелиго доказал, что,
несмотря на характерный металлический блеск, «уран Клапрота» не чистый элемент,
а его окисел - UO2.
В металлическом состоянии уран был получен Пелиго при восстановлении хлорида
урана (UCl4) металлическим калием.
2) семейство урана-235 (92U235). Иногда
используется еще одно название - семейство актиноурана (89Ac227).
3) семейство тория-232 (90Th232).Торий был открыт в 1828 г. шведским химиком Йенсом Берцелиусом
в одном из редких минералов горных пород
Норвегии. Свое название он получил в честь Тора – всемогущего
древнескандинавского бога войны.
Кстати, именно Й.Берцелиус в 1813 г. предложил обозначать химические элементы начальной или начальной и одной из последующих букв
их латинского названия. Чистый препарат тория был получен лишь в 1882 г. другим известным шведским химиком Ларсом Нильсоном, ставшим также
первооткрывателем скандия.
Следующее важное событие в истории элемента № 90 произошло в
1898 году, когда независимо друг от друга и практически одновременно Мария
Склодовская-Кюри и немецкий ученый Герберт Шмидт обнаружили, что торий
радиоактивен. Склодовская-Кюри отметила тогда же, что активность чистого тория
даже выше активности урана.
Конечным продуктом распада во всех трех семействах является
один из стабильных изотопов свинца: Pb206
- в семействе U238, Pb207 - в семействе U235 и Pb208
- в семействе Th232.
С момента получения искусственных радиоизотопов было
выделено еще одно семейство. Его родоначальником является изотоп 93Np237.
Нептуний был первым из открытых
трансурановых элементов и назван в честь планеты Нептун. В виде изотопа Np239
он впервые был получен Эдвином Макмилланом и Филиппом
Эйблсоном (Абельсоном) в 1940 г. в Калифорнийском университете (г.
Беркли) при бомбардировке ядер урана нейтронами.
Нептуний-237 получают как побочный продукт при
производстве плутония в ядерных реакторах. Конечным продуктом его распада
является висмут-209 (83Bi209).
|