Радіоактивні ряди

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Радіоакти́вні ряди́, радіоакти́вні роди́ни – групи радіонуклідів (радіоактивних ізотопів), в яких кожний наступний ізотоп виникає внаслідок α- або β-розпаду попереднього. Відомі чотири радіоактивні ряди:

  • ряд торію (4n) — 232Th208Pb;
  • ряд радію (4n+2) — 238U206Pb;
  • ряд актинію (4n+3) — 235U207Pb;
  • ряд нептунію (4n+1) — 237Np(ru)209Bi.

Кожний ряд має свого родоначальника – нуклід з найбільшим періодом напіврозпаду, і завершується стабільним нуклідом. Перші три ряди існують у природі, останній одержаний штучно. У земній корі присутні всі члени природних радіоактивних рядів. Але чим менший період напіврозпаду певного члена природного радіоактивного ряду, тим менший його вміст у земній корі. Наприклад, на 1 т урану в природних умовах припадає близько 0,34 г 226Ra (Т1/2 = 1600 років) і тільки 1,4•10-9 років 218Ро (Т1/2 = 3,05 хв).

Активності тих членів ряду, шлях до яких від батьківського ізотопу не проходить через розгалуження, при настанні вікової рівноваги рівні. Так, активність радію-224(ru) в торієвих зразках через кілька десятків років після виготовлення стає практично рівною активності торію-232, тоді як активність талію-208 (утворюється в цьому ж ряду при α-розпаді вісмуту-212 з коефіцієнтом розгалуження 0,3594) прямує до 35,94% від активності торію-232. Характерний час встановлення вікової рівноваги в ряді дорівнює декільком періодам напіврозпаду найбільш довгоживучого (серед дочірніх) члена сімейства. Вікова рівновага у ряді торію настає досить швидко, за десятки років, тому що періоди напіврозпаду всіх членів ряду (крім батьківського нукліду) не перевищують декількох років (максимальний період напіврозпаду T1/2=5,7 років — у радію-228). В ряді урану-235 рівновага відновлюється приблизно за сто тисяч років (найбільш довгоживучий дочірній член ряду — протактиній-231, T1/2=32760 років), в ряду урану-238 — приблизно за мільйон років (визначається ураном-234(ru), T1/2=245500 років).

Типи рядів[ред.ред. код]

Трьома найпоширенішими видами радіоактивного розпаду є α-розпад, β±-розпад та ізомерний перехід. В результаті α-розпаду масове число ядер завжди зменшується на чотири, тоді як в результаті β-розпадів та ізомерних переходів масове число ядра не змінюється. Це призводить до того, що всі нукліди поділяються на чотири групи (ряди) в залежності від залишку цілочисельного ділення масового числа нукліду на чотири (тобто батьківський нуклід і його дочірній нуклід, утворений в результаті α-розпаду, будуть належати до однієї групи). У всіх рядах відбувається утворення геліюα-частинок).

Три основних радіоактивних ряди, що спостерігаються у природі, як правило називаються рядом торію, рядом радію і рядом актинію. Кожен з цих рядів закінчується утворенням різних стабільних ізотопів свинцю. Масовий номер кожного з нуклідів в цих рядах може бути поданим у вигляді A=4n, A=4n+2 і A=4n+3, відповідно.

Ряд торію[ред.ред. код]

Ряд торію

Радіоактивний ряд нуклідів з масовим числом, яке можна подати у вигляді 4n, називається рядом торію. Ряд починається з торію-232, що зустрічається у природі, і завершується утворенням стабільного свинцю-208(ru).

Нуклід Історичне позначення Історична назва Вид розпаду Період напіврозпаду Енергія, що виділяється, МеВ Продукт розпаду
25298Cf α 2,645 року 6,1181 24896Cm
24896Cm α 3,4×105 років 6,260 24494Pu
24494Pu α 8×107 років 4,589 24092U
24092U β 14,1 год 0,39 24093Np
24093Np β 1,032 год 2,2 24094Pu
24094Pu α 6561 рік 5,1683 23692U
23692U α 2,3×107 років 4,494 23290Th
23290Th Th Торій α 1,405×1010 років 4,081 22888Ra
22888Ra MsTh1 Мезоторій 1 β 5,75 років 0,046 22889Ac
22889Ac MsTh2 Мезоторій 2 β 6,15 год 2,124 22890Th
22890Th RdTh Радіоторій α 1,9116 роки 5,520 22488Ra
22488Ra ThX Торій X α 3,66 дня 5,789 22086Rn
22086Rn Tn (ThEm) Торон(ru) (еманація торію) α 55,6 с 6,404 21684Po
21684Po ThA Торій A α 0,145 с 6,906 21282Pb
21282Pb ThB Торій B β 10,64 год 0,570 21283Bi
21283Bi ThC Торій C β 64,06 %
α 35,94 %
60,55 хв 2,252
6,208
21284Po
20881Tl
21284Po ThC' Торій C' α 299 нс 8,955 20882Pb
20881Tl ThC" Торій C" β 3,053 хв 4,999 20882Pb
20882Pb ThD Торій D, торієвий свинець стабільний

Ряд нептунію[ред.ред. код]

Ряд нептунію

Радіоактивний ряд нуклідів з масовим числом, яке можна подати у вигляді 4n+1, називається рядом нептунію. Ряд починається з нептунію-237(ru) і завершується утворенням стабільного талію-205(ru). В цій серії в природі зустрічається тільки стабільний бісмут-209(ru). Однак з розвитком ядерних технологій в результаті ядерних досліджень і радіаційних аварій в навколишнє середовище потрапили радіонукліди, такі як плутоній-241 та америцій-241, які також можуть бути віднесені за масовим числом до початку ряду нептунію. Оскільки цей ряд був вивчений недавно, його ізотопи не мають історичних назв. Слабка α-активність вісмуту-209 була виявлена лише в 2003 році, тому в більш ранніх роботах він називається кінцевим (і єдиним з тих, що збереглися в природі) нуклідом ряду.

Нуклід Вид розпаду Період напіврозпаду Енергія, що виділяється, МеВ Продукт розпаду
24998Cf α 351 рік 5,813 + 0,388 24596Cm
24596Cm α 8500 років 5,362 + 0,175 24194Pu
24194Pu β 14,4 років 0,021 24195Am
24195Am α 432,7 роки 5,638 23793Np
23793Np α 2,14×106 років 4,959 23391Pa
23391Pa β 27,0 д 0,571 23392U
23392U α 1,592×105 років 4,909 22990Th
22990Th α 7340 років 5,168 22588Ra
22588Ra β 14,9 д 0,36 22589Ac
22589Ac α 10,0 д 5,935 22187Fr
22187Fr α 4,8 хв 6,3 21785At
21785At α 32 мс 7,0 21383Bi
21383Bi β 97,80 %
α 2,20 %
46,5 хв 1,423
5,87
21384Po
20981Tl
21384Po α 3,72 мкс 8,536 20982Pb
20981Tl β 2,2 хв 3,99 20982Pb
20982Pb β 3,25 роки 0,644 20983Bi
20983Bi α 1,9×1019 років 3,14 20581Tl
20581Tl стабільний

Ряд радію[ред.ред. код]

Ряд радію

Радіоактивний ряд нуклідів з масовим числом, яке можна подати у вигляді 4n+2, називається рядом радію (іноді називають рядом урану або урану-радію). Ряд починається з урану-238 (зустрічається в природі) і завершується утворенням стабільного свинцю-206(ru).

Нуклід Історичне позначення Історична назва Вид розпаду Період напіврозпаду Енергія, що виділяється, МеВ Продукт розпаду
23892U UI Уран I α 4,468×109 років 4,270 23490Th
23490Th UX1 Уран X1 β 24,10 діб 0,273 23491Pam
23491Pam UX2 Уран X2, бревій β 99,84 %
ізомерний перехід 0,16 %
1,16 хв 2,271
0,074
23492U
23491Pa
23491Pa UZ Уран Z β 6,70 год 2,197 23492U
23492U UII Уран II α 245500 років 4,859 23090Th
23090Th Io Іоній(ru) α 75380 років 4,770 22688Ra
22688Ra Ra Радій α 1602 роки 4,871 22286Rn
22286Rn Rn (RaEm) Радон (еманація радію) α 3,8235 д 5,590 21884Po
21884Po RaA Радій A α 99,98 %
β 0,02 %
3,10 хв 6,115
0,265
21482Pb
21885At
21885At RaAt Астат α 99,90 %
β 0,10 %
1,5 с 6,874
2,883
21483Bi
21886Rn
21886Rn AtEm еманація астату α 35 мс 7,263 21484Po
21482Pb RaB Радій B β 26,8 хв 1,024 21483Bi
21483Bi RaC Радій C β 99,98 %
α 0,02 %
19,9 хв 3,272
5,617
21484Po
21081Tl
21484Po RaC' Радій C' α 0,1643 мс 7,883 21082Pb
21081Tl RaC" Радій C" β 1,30 хв 5,484 21082Pb
21082Pb RaD Радій D β 22,3 роки 0,064 21083Bi
21083Bi RaE Радій E β 99,99987 %
α 0,00013 %
5,013 діб 1,426
5,982
21084Po
20681Tl
21084Po RaF Радій F, полоній α 138,376 діб 5,407 20682Pb
20681Tl RaE" Радій E" β 4,199 хв 1,533 20682Pb
20682Pb RaG Радій G, урановий свинець - стабільний - -

Ряд актинію[ред.ред. код]

Ряд актинію

Радіоактивний ряд нуклідів з масовим числом, яке можна подати у вигляді 4n+3, називається рядом актинію або урану-актинію. Ряд починається з урану-235 і завершується утворенням стабільного свинцю-207(ru).

Нуклід Історичне позначення Історична назва Вид розпаду Період напіврозпаду Енергія, що виділяється, МеВ Продукт розпаду
23994Pu α 2,41×104 років 5,244 23592U
23592U AcU Актиноуран α 7,04×108 років 4,678 23190Th
23190Th UY Уран Y β 25,52 год 0,391 23191Pa
23191Pa Pa Протактиній α 32760 років 5,150 22789Ac
22789Ac Ac Актиній β 98,62 %
α 1,38 %
21,772 роки 0,045
5,042
22790Th
22387Fr
22790Th RdAc Радіоактиній α 18,68 діб 6,147 22388Ra
22387Fr AcK Актиній K β 99,994 %
α 0,006 %
22,00 хв 1,149
5,340
22388Ra
21985At
22388Ra AcX Актиній X α 11,43 діб 5,979 21986Rn
21985At AcAtI Актиноастат I α 97,00 %
β 3,00 %
56 с 6,275
1,700
21583Bi
21986Rn
21986Rn An (AcEm) Актинон (еманація актинію) α 3,96 с 6,946 21584Po
21583Bi β 7,6 хв 2,250 21584Po
21584Po AcA Актиній A α 99,99977 %
β 0,00023 %
1,781 мс 7,527
0,715
21182Pb
21585At
21585At AcAtII Актиноастат II α 0,1 мс 8,178 21183Bi
21182Pb AcB Актиній B β 36,1 хв 1,367 21183Bi
21183Bi AcC Актиній C α 99,724 %
β 0,276 %
2,14 хв 6,751
0,575
20781Tl
21184Po
21184Po AcC' Актиній C' α 516 мс 7,595 20782Pb
20781Tl AcC" Актиній C" β 4,77 хв 1,418 20782Pb
20782Pb AcD Актиній D, актинієвий свинець стабільний

Див. також[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]