То́рий-228 ( англ. thorium-228), историческое название радиото́рий ( лат. Radiothorium , обозначается символом RdTh или Rt ) — радиоактивный нуклид химического элемента тория с атомным номером 90 и массовым числом 228. Открыт в 1905 году Отто Ганом . Основное состояние ядра имеет спин и чётность J ^π = 0 ⁺ . Ядро имеет три очень короткоживущих изомерных состояния с периодами полураспада 0,405 нс ( J ^π = 2 ⁺ , E = 57,8 кэВ), 0,164 нс ( J ^π = 4 ⁺ , E = 186,8 кэВ) и 0,29 нс ( J ^π = 2 ⁺ , E = 1153,5 кэВ), а также десятки ещё более короткоживущих возбуждённых уровней.

Сечение захвата тепловых нейтронов (с образованием ядра торий-227) составляет 123(15) барна , при этом сечение захвата тепловых нейтронов с делением не превышает 0,3 барна . Энергия отрыва нейтрона составляет 7109,6 кэВ , протона — 6372 кэВ .

Принадлежит к радиоактивному семейству тория-232 (так называемый ряд тория ). Вследствие этого существует в природе (в материалах, содержащих торий), постоянно образуясь и распадаясь. Равновесное содержание тория-228 по отношению к природному торию (представленному одним изотопом, ²³² Th), равно отношению их периодов полураспада: (1,91 года)/(1,405·10 ¹⁰ лет) = 1,36·10 ⁻¹⁰ . Однако в некоторых природных образцах (например, в речных водах) равновесие может быть нарушено.

Образование и распад

Торий-228 непосредственно образуется в результате следующих процессов:

• β − -распада нуклида 228 Ac (период полураспада составляет 6,15(2) часа , доступная энергия бета-распада 2127 кэВ ) :

${\displaystyle \mathrm {{}_{89}^{228}Ac} \rightarrow \mathrm {{}_{90}^{228}Th} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e};}$

• электронный захват и (происходящий с меньшей вероятностью) позитронный распад нуклида протактиния (период полураспада 22 часа , доступная энергия электронного захвата 2148 кэВ ) :

${\displaystyle \mathrm {^{228}_{91}Pa} +e^{-}\rightarrow \mathrm {^{228}_{90}Th} +{\nu }_{e},}$

${\displaystyle \mathrm {^{228}_{91}Pa} \rightarrow \mathrm {^{228}_{90}Th} +e^{+}+{\nu }_{e};}$

• α-распад нуклида урана 232 U (период полураспада 68,9 года , энергия распада 5413,55 кэВ) :

${\displaystyle \mathrm {^{232}_{92}U} \rightarrow \mathrm {^{228}_{90}Th} +\mathrm {^{4}_{2}He} .}$

Торий-228 может образовываться также в результате многих ядерных реакций, например при захвате нейтрона торием-227 , в ( α , 2 n ) -реакции на радии-226 , в ( p , t )-реакции и (α, α'2n)-реакции на тории-230 и т. д.

Сам торий-228 α-радиоактивен с периодом полураспада 1,9131 года. В результате альфа-распада образуется нуклид 224 Ra (полная выделяемая энергия при распаде составляет 5520,08(22) кэВ ) :

${\displaystyle \mathrm {^{228}_{90}Th} \rightarrow \mathrm {^{224}_{88}Ra} +\mathrm {^{4}_{2}He} ;}$

энергия испускаемых α-частиц 5423,15 кэВ (в 72,2 % случаев, при распаде на основной уровень) и 5340,36 кэВ (в 27,2 % случаев, при распаде на возбуждённый уровень 84,373 кэВ радия-224); существуют также распады на более высокие уровни радия-224 с вероятностью в доли процента .

Для тория-228 существует также чрезвычайно низкая вероятность кластерного распада (с испусканием ядра и образованием дважды магического ядра свинца-208 ; вероятность события 1,13(22)⋅10 ⁻¹¹ %) :

${\displaystyle \mathrm {^{228}_{90}Th} \rightarrow \mathrm {^{208}_{82}Pb} +\mathrm {^{20}_{8}O} .}$

Применение

• Торий-228 используется для получения торона ( 220 Rn ) .
• Торий-228 используется как радиоактивный источник для калибровки ядерных спектрометров и других детекторов ионизирующего излучения.

См. также

• Торий
• Изотопы тория
• Список изотопов с собственными названиями

Примечания