Радиоактивность

 

Это способность некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра с испусканием частиц (Есть естественная и искусственная радиоактивность. У них общие закономерности). Основные природные источники радиации:

– Газ радон Rn²²² и продукты его распада;

– Радиоизотоп K⁴⁰;

– Космическое излучение;

– Радиевый ряд урана;

– Ториевый ряд урана.

Радон образуется при распаде радия Ra²³⁶ с образованием частиц и излучения. Ra²³⁶ рассеян в породах земной коры. Поэтому облучается почва, корни растений и наземная флора и фауна. Вода это один из источников, поставляющих радон в жилые помещения. Радон поступает из подвалов, строительных материалов. Rn хорошо растворим в воде.

K⁴⁰. Природный калий состоит из трех изотопов. K⁴⁰ является радиоактивным. K⁴⁰ это основной радионуклид, обеспечивающий постоянное внутреннее облучение живых тел. Поступает он в организм с растительной пищей (табл. 10).

 

Таблица 10

Содержание калия-40 в тканях человеческого организма

 

Ткань	Средняя концентрация (г/кг)	Активность 1 кг ткани (Бк/кг)
Тимус	0,6
Кожа	0,8
Щитовидная железа	1,2
Кишечник	1,2
Кровь	1,6
Легкие	1,9
Семенники	2,0
Сердце	2,1
Печень	2,5
ЦНС	2,9
Головной мозг	3,0
Мышцы скелета	3,0
Селезенка	3,1
Эритроциты	3,4
Красный костный мозг	4,0

 

Космическое излучение. Первичное космическое излучение состоит из частиц высоких энергий. В атмосфере в результате реакций возникают радиоактивный тритий (T) дающий тяжелую воду T₂O, она β – радиоактивна, и есть в обычной воде. Поэтому все живые ткани подвержены этому облучению. Кроме того, образуется радиоактивный C¹⁴. Он присутствует во всех органических соединениях.

Урановый ряд. Три изотопа: U²³⁵, U²³⁴, U²³⁸. Последний вносит основной вклад. В местах с повышенным содержанием он попадает в воду, почву, растения, в организмы животных, человека.

За сутки в организм человека поступает 3,045 10^‑4 г, а выводится естественным путем 4,3 10^‑5 г урана (при среднем содержании его в окружающей среде).

Ряд тория. Th²³² как и уран встречается в виде месторождений. Продукт его распада Ra²²⁸ тоже радиоактивен. При дыхании с пылью торий попадает в легкие.

 

Таблица 11

Периоды полураспада для некоторых элементов

 

Изотоп	Доля в природном элементе	Период полураспада (T)
Уран-234	0,006%	2,48∙105 лет
Уран-235	0,71%	7,13∙108 лет
Уран-238	99,28%	4,50∙109 лет
Калий-40	0,012%	1,3∙109 лет
Йод-131	‑	8 дней
Йод-132	‑	2,26 часа
Литий-8	‑	0,84 с
Торий-232	100%	1,4∙1010 лет
Радон-222	‑	3,8 дня
Углерод-14	‑	5570 лет

 

Все радиоактивные вещества распадаются по одному закону: ,

здесь N₀ ‑ исходное число ядер, t – время, за которое распадается N - атомов, T ‑ период полураспада – время, в течение которого распадается половина радиоактивных ядер (табл. 11). Характеристикой распада является активность (A) – число ядер, распадающихся за единицу времени. Единица измерения активности беккерель (Бк), что соответствует одному акту распада в секунду. На практике часто пользуются внесистемной единицей – кюри (Ки)

1 Ки = 3,77 10¹⁶ Бк.

Закон радиактивного распада можно записать через активность:

.

 

ЛЕКЦИЯ 15