Естественная радиоактивность (или фоновое излучение) — следствие спонтанного распада естественных радиоизотопов, имеющихся в скальных породах и живой материи. Она растет с глубиной из-за окружающих скальных пород и с высотой под воздействием космических лучей. Некоторые области могут иметь высокую природную радиоактивность из-за скальных пород (например, изверженных скальных пород, таких как гранит), испускающих газ радон.
Природные радионуклиды можно разделить на две большие группы - первичные, т. е. те, которые образовались одновременно со стабильным веществом Земли, и космогенные, которые образуются постоянно в результате ядерных реакций под действием космического излучения или поступают с внеземным веществом. Очевидно, к настоящему моменту в окружающей среде присутствуют только те первичные радионуклиды, период полураспада которых соизмерим с возрастом Земли.
Таблица2. Основные первичные радионуклиды
Радионуклид | T1/2, лет | Доля в природной смеси изотопов, % |
238U | 4,5 • 109 | 99,27 |
235U | 7,0 • 108 | 0,72 |
232Th | 1,4 • 1010 | 100 |
40K | 1,3 • 109 | 0,0117 |
87Rb | 4,9 • 1010 | 27,8 |
150Nd | 5 • 1010 | 5,6 |
147Sb | 1,6 • 1011 | 15,07 |
176Lu | 3,6 • 1010 | 2,6 |
138La | 1 • 1011 | 0,089 |
|
|
Три первичных радионуклида — 238U, 235U и 232Th — являются родоначальниками естественных радиоактивных рядов*. С течением времени в естественных радиоактивных рядах установилось вековое равновесие — состояние, в
Рис.4 Пример образования естественных радиоактивных рядов. Котором радиоактивности (!но не количества ядер!) всех членов ряда равны между собой.
Вековое равновесие между радионуклидами устанавливается в том случае, если период полураспада материнского радионуклида велик по сравнению с периодом полураспада дочернего.
Накопление дочернего радионуклида подчиняется закону
А=А0(1-е-λt) (14)
где А — активность дочернего радионуклида, А0 — активность материнского радионуклида, λ — постоянная радиоактивного распада дочернего радионуклида, t — время, прошедшее с начала накопления дочернего радионуклида (предполагается, что в начальный момент присутствует только материнский нуклид).