2014-02-02
3021
Последовательность радиоактивных превращений в рядах
Не входящие в радиоактивные ряды.
Входящие в радиоактивные ряды.
В земной коре.
Содержание наиболее распространенных радионуклидов
| Радионуклид | Период полураспада Т1/2 (лет) | Содержание в земной коре (Бк) |
| 1. Калий-40 | 1,31·109 | 3,1·1031 |
| 2. Рубидий-87 | 6,2·1010 | 8,3·1030 |
| 3. Уран-238 | 4,5·109 | 1,5·1030 |
| 4. Торий-232 | 1,4·1010 | 1,3·1030 |
| 5. Уран-235 | 7,13·108 | 7,1·1028 |
| 6. Самарий-147 | 1,25·1011 | 3,1·1028 |
| 7. Лютеций-176 | 2,4·1010 | 3,9·1027 |
| 8. Лантан-138 | 2·1011 | 8,7·1026 |
| 9. Кальций-48 | 2·1016 | 1,9·1025 |
| 10. Неодим-144 | 1,5·1015 | 1,2·1025 |
| 11. Индий-115 | 6,0·1014 | 1,9·1024 |
| 12. Цирконий-96 | 5·1017 | 7,1·102 |
| 13. Олово-124 | 2,0·1017 | 4,0·1023 |
| 14. Висмут-209 | 3,0·1017 | 9,4·1020 |
| 15. Рений-187 | 1·1016 | 4,2·1018 |
| 16. Теллур-130 | 1,0·1021 | 9,1·1015 |
Все перечисленные наиболее распространенные радионуклиды можно подразделить на 2 группы:
К радионуклидам, не входящим в радиоактивные ряды, относятся те, при распаде которых сразу образуются стабильные изотопы.
Радиоактивное семейство или ряд представляет собой последовательность радионуклидов, образующихся в результате радиоактивного распада каждого предыдущего радионуклида с образованием в итоге стабильного элемента (таблица 3).
|
|
|
Ряд получает название по имени начального наиболее долгоживущего изотопа. В радиоактивных семействах образуется 45 радионуклидов с периодами полураспада от 3·10-7 с до 2,5·105 лет. Из 16 наиболее распространенных естественных земных радионуклидов 3 являются родоначальниками радиоактивных семейств: торий-232, уран-238 и уран-235. Существовал еще и ряд нептуния с родоначальником Np-237, Т1/2 =2,2·106, но к настоящему времени он практически полностью распался.
Таблица 3.
| Семейство урана-238 | Семейство урана-235 | Семейство тория-232 | ||||||
| Нуклид | Т1/2 | Тип распада | Нуклид | Т1/2 | Тип распада | Нуклид | Т1/2 | Тип распада |
| 4,5·109л | a | 
| 7,1·108л | a | 
| 1,4·1010 л | a |
| 24,1 cут | b | 
| 25,64 ч | b | 
| 6,7 года | b |
| 6,7 час | b | 
| 3,43·104л | a | 
| 6,13 час | b |
| 2,48·105л | a | 
| 22 года | b, a | 
| 1,9 года | a |
| 8·104л | a | 
| 18,6 сут | a | 
| 3,64 сут | a |
| 1620 л | a | 
| 22 мин | b | 
| 51,5 с | a |
| 3,83 сут | a | 
| 11,69 сут | a | 
| 0,16 с | b, a |
| 3,05 мин | a, b | 
| 3,92 с | a | 
| 3,1·10-4с | a |
| 27 мин | b | 
| 1,83·10-3с | b, a | 
| 10,6 час | b |
| 2 мин | a | 
| 10-4с | a | 
| 60,5 мин | b, a |
| 19,7 мин | a, b | 
| 36,1 мин | b | 
| 3,04·10-4с | a |
| 1,5 мин | b | 
| 2,16 мин | b, a | 
| 3,1 мин | b |
| 1,64·10-4с | b, a | 
| 2,5 с | a | 
| Стабилен | |
| 10-4с | a | 
| 4,29 мин | b | |||
| 22 года | b | 
| Стабилен | ||||
| 5,01 сут | b, a | ||||||
| 138,3 сут | a | ||||||
| 4,19 мин | b | ||||||
| Стабилен |
Радионуклиды в земной коре расположены неравномерно и существуют местности с повышенным уровнем радиации (в Бразилии и Индии).
|
|
|
Согласно расчетам научного комитета по действию атомной радиации ООН (НКДАР) от земных естественных радиоактивных веществ человек получает среднюю годовую эффективную дозу облучения равную 2,676 мЗв. Из них 0,35 мЗв – доза внешнего и 2,326 мЗв внутреннего облучения. В том числе, вклад во внешнее облучение у семейства урана-238 составил 0,09 мЗв, семейства тория-232 ‑ 0,14 мЗв, калия-40 ‑ 0,12 мЗв. Вклад во внутреннее облучение составил у семейства урана-238 ‑ 0,95 мЗв, семейства тория-232 ‑ 0,19 мЗв, радона-222 ингаляционным путем ‑ 1,0 мЗв, калия-40 ‑ 0,18 мЗв, рубидия-87 ‑ 0,006 мЗв.
Из промежуточных продуктов радиоактивного ряда урана-238 наибольший вклад в облучение населения вносят радиоактивные изотопы радона-222, радия-226, полония-210, и свинца-210.
Радон-222 поступает в атмосферу из почвы и грунтовых пород, из строительных материалов. В природе радон существует в 2 основных формах: радона-222 (продукт распада урана-238) и радона-220 (это продукт распада тория-232, поэтому он получил название торон). Вклад в суммарную дозу облучения радона-222 примерно в 20 раз больше. Образующийся в результате распада урана-235 радон-219 (актинон) имеет еще меньшее значение.
Большая часть облучения происходит от дочерних продуктов распада радона. Радон концентрируется в воздухе помещений, когда они изолированы от внешней среды. Главным источником радона является грунт. Независимо от применяемого строительного материала, концентрация радона на верхних этажах ниже. Наиболее распространенные строительные материалы ‑ дерево, кирпич, бетон выделяют сравнительно мало радона. Большей удельной радиоактивностью обладают гранит, пемза, глиноземы, фосфогипс, кирпич из красной глины (из отходов производства алюминия).
Для снижения концентрации радона в воздухе необходима изоляция помещений от почвы и грунта, улучшение вентиляции, оклеивание стен обоями, покраска пола. Обычная концентрация радона в домах составляет 30 Бк/м3. При повышении концентрации радона до 400 Бк/м3 индивидуальная доза облучения может составлять 20-30 мЗв/год.
Важными источниками поступления радона в жилые помещения является вода и природный газ. При кипячении воды радон улетучивается, поэтому поступает больше с некипяченой водой, При пероральном поступлении значительной угрозы не представляет, так как быстро выводится. Большую опасность представляет ингаляционный путь поступления, что происходит в ванной комнате. В природный газ радон попадает под землей.
Полоний-210 и свинец-210 поступают в организм человека с пищей, особенно морского происхождения. Резко увеличивает поступление полония в организм курение.
Из радионуклидов, не входящих в радиоактивные ряды, наибольшее значение имеет калий-40. Это наиболее распространенный земной радионуклид. Его содержание в почве достигает 1-2 Кюри/км2. Он поступает в организм с пищей и водой, его концентрация в тканях составляет 90-130 Бк/кг.
