Interested Article - Радиоактивные ряды

Радиоакти́вные ряды́ (семейства) — группы изотопов, связанных друг с другом цепочкой радиоактивных превращений .

Выделяют три естественных радиоактивных ряда и один искусственный.

Естественные ряды:

ряд тория (4 n ) — начинается с нуклида Th-232 ;
ряд радия (4 n + 2) — начинается с U-238 ;
ряд актиния (4 n + 3) — начинается с U-235 .

Искусственный ряд (вымерший в природе):

ряд нептуния (4 n + 1) — начинается с Np-237 .

После альфа- и бета-радиоактивных превращений ряды заканчиваются образованием стабильных изотопов .

Активности тех членов ряда, путь к которым от родительского изотопа не проходит через ветвления, при наступлении векового равновесия равны. Так, активность радия-224 в ториевых образцах через несколько десятков лет после изготовления становится практически равной активности тория-232, тогда как активность таллия-208 (образующегося в этом же ряду при α-распаде висмута-212 с коэффициентом ветвления 0,3594) стремится к 35,94 % от активности тория-232. Характерное время прихода к вековому равновесию в ряде равно нескольким периодам полураспада наиболее долгоживущего (среди дочерних) члена семейства. Вековое равновесие в ряду тория наступает достаточно быстро, за десятки лет, так как периоды полураспадов всех членов ряда (кроме родительского нуклида) не превышают нескольких лет (максимальный период полураспада T _1/2 = 5,7 лет — у радия-228). В ряду урана-235 равновесие восстанавливается примерно за сто тысяч лет (наиболее долгоживущий дочерний член ряда — протактиний-231, T _1/2 = 32 760 лет ), в ряду урана-238 — примерно за миллион лет (определяется ураном-234, T _1/2 = 245 500 лет ).

Типы рядов

Тремя наиболее распространёнными видами радиоактивного распада являются α -распад , β ^± -распад и изомерный переход . В результате альфа-распада массовое число ядер всегда уменьшается на четыре, тогда как в результате бета-распадов и изомерных переходов массовое число ядра не меняется. Это приводит к тому, что все нуклиды делятся на четыре группы (ряда) в зависимости от остатка целочисленного деления массового числа нуклида на четыре (то есть родительский нуклид и его дочерний нуклид, образовавшийся в результате альфа-распада, будут принадлежать к одной группе). Во всех рядах происходит образование гелия (из альфа-частиц).

Три основных радиоактивных ряда, наблюдающихся в природе, обычно называются рядом тория, рядом радия и рядом актиния. Каждый из этих рядов заканчивается образованием различных стабильных изотопов свинца. Массовый номер каждого из нуклидов в этих рядах может быть представлен в виде A = 4 n , A = 4 n + 2 и A = 4 n + 3 , соответственно.

Ряд тория

Радиоактивный ряд нуклидов с массовым числом, представимым в виде 4 n , называется рядом тория. Ряд начинается с встречающегося в природе тория-232 и завершается образованием стабильного свинца-208 .

Нуклид	Историческое обозначение	Историческое название	Вид распада	Период полураспада	Выделяемая энергия, МэВ	Продукт распада
²⁵² Cf			α	2,645 года	6,1181	²⁴⁸ Cm
²⁴⁸ Cm			α	3,4⋅10 ⁵ лет	6,260	²⁴⁴ Pu
²⁴⁴ Pu			α	8⋅10 ⁷ лет	4,589	²⁴⁰ U
²⁴⁰ U			β ⁻	14,1 ч	0,39	²⁴⁰ Np
²⁴⁰ Np			β ⁻	1,032 ч	2,2	²⁴⁰ Pu
²⁴⁰ Pu			α	6561 год	5,1683	²³⁶ U
²³⁶ U			α	2,3⋅10 ⁷ лет	4,494	²³² Th
²³² Th	Th	Торий	α	1,405⋅10 ¹⁰ лет	4,081	²²⁸ Ra
²²⁸ Ra	MsTh ₁	Мезоторий 1	β ⁻	5,75 лет	0,046	²²⁸ Ac
²²⁸ Ac	MsTh ₂	Мезоторий 2	β ⁻	6,15 ч	2,124	²²⁸ Th
²²⁸ Th	RdTh	Радиоторий	α	1,9116 года	5,520	²²⁴ Ra
²²⁴ Ra	ThX	Торий X	α	3,66 дня	5,789	²²⁰ Rn
²²⁰ Rn	Tn (ThEm)	Торон (эманация тория)	α	55,6 с	6,404	²¹⁶ Po
²¹⁶ Po	ThA	Торий A	α	0,145 с	6,906	²¹² Pb
²¹² Pb	ThB	Торий B	β ⁻	10,64 ч	0,570	²¹² Bi
²¹² Bi	ThC	Торий C	β ⁻ 64,06 % α 35,94 %	60,55 мин	2,252 6,208	²¹² Po ²⁰⁸ Tl
²¹² Po	ThC′	Торий C′	α	299 нс	8,955	²⁰⁸ Pb
²⁰⁸ Tl	ThC′′	Торий C′′	β ⁻	3,053 мин	4,999	²⁰⁸ Pb
²⁰⁸ Pb	ThD	Торий D, ториевый свинец	стабильный

Ряд нептуния

Радиоактивный ряд нуклидов с массовым числом, представимым в виде 4 n + 1 , называется рядом нептуния. Ряд начинается с нептуния-237 и завершается образованием стабильного таллия-205 . В этой серии только два нуклида встречаются в природе — чрезвычайно долгоживущий висмут-209 (период полураспада в миллиард раз превышает возраст Вселенной) и стабильный таллий-205 . Однако с развитием ядерных технологий в результате ядерных испытаний и радиационных аварий в окружающую среду попали радионуклиды, такие как плутоний-241 и америций-241, которые также могут быть отнесены по массовому числу к началу ряда нептуния. Так как этот ряд был изучен недавно, его изотопы не имеют исторических названий. Слабая альфа-активность висмута-209 была обнаружена лишь в 2003 году, поэтому в более ранних работах он называется конечным (и единственным сохранившимся в природе) нуклидом ряда.

Нуклид	Вид распада	Период полураспада	Выделяемая энергия, МэВ	Продукт распада
²⁴⁹ Cf	α	351 год	5,813 + 0,388	²⁴⁵ Cm
²⁴⁵ Cm	α	8500 лет	5,362 + 0,175	²⁴¹ Pu
²⁴¹ Pu	β ⁻	14,4 года	0,021	²⁴¹ Am
²⁴¹ Am	α	432,7 года	5,638	²³⁷ Np
²³⁷ Np	α	2,14⋅10 ⁶ лет	4,959	²³³ Pa
²³³ Pa	β ⁻	27,0 д	0,571	²³³ U
²³³ U	α	1,592⋅10 ⁵ лет	4,909	²²⁹ Th
²²⁹ Th	α	7340 лет	5,168	²²⁵ Ra
²²⁵ Ra	β ⁻	14,9 д	0,36	²²⁵ Ac
²²⁵ Ac	α	10,0 д	5,935	²²¹ Fr
²²¹ Fr	α	4,8 мин	6,3	²¹⁷ At
²¹⁷ At	α	32 мс	7,0	²¹³ Bi
²¹³ Bi	β ⁻ 97,80 % α 2,20 %	46,5 мин	1,423 5,87	²¹³ Po ²⁰⁹ Tl
²¹³ Po	α	3,72 мкс	8,536	²⁰⁹ Pb
²⁰⁹ Tl	β ⁻	2,2 мин	3,99	²⁰⁹ Pb
²⁰⁹ Pb	β ⁻	3,25 ч	0,644	²⁰⁹ Bi
²⁰⁹ Bi	α	1,9⋅10 ¹⁹ лет	3,14	²⁰⁵ Tl
²⁰⁵ Tl		стабильный

Ряд радия

Радиоактивный ряд нуклидов с массовым числом, представимым в виде 4 n + 2 , называется рядом радия (иногда называют рядом урана или урана-радия). Ряд начинается с урана-238 (встречается в природе) и завершается образованием стабильного свинца-206 .

Нуклид	Историческое обозначение	Историческое название	Вид распада	Период полураспада	Выделяемая энергия, МэВ	Продукт распада
²³⁸ U	UI	Уран I	α	4,468⋅10 ⁹ лет	4,270	²³⁴ Th
²³⁴ Th	UX ₁	Уран X1	β ⁻	24,10 сут	0,273	²³⁴ Pa ^m
²³⁴ Pa ^m	UX ₂	Уран X2, бревий	β ⁻ 99,84 % изомерный переход 0,16 %	1,16 мин	2,271 0,074	²³⁴ U ²³⁴ Pa
²³⁴ Pa	UZ	Уран Z	β ⁻	6,70 ч	2,197	²³⁴ U
²³⁴ U	U _II	Уран II	α	245500 лет	4,859	²³⁰ Th
²³⁰ Th	Io	Ионий	α	75380 лет	4,770	²²⁶ Ra
²²⁶ Ra	Ra	Радий	α	1602 года	4,871	²²² Rn
²²² Rn	Rn (RaEm)	Радон (эманация радия)	α	3,8235 д	5,590	²¹⁸ Po
²¹⁸ Po	RaA	Радий A	α 99,98 % β ⁻ 0,02 %	3,10 мин	6,115 0,265	²¹⁴ Pb ²¹⁸ At
²¹⁸ At	RaAt	Астат	α 99,90 % β ⁻ 0,10 %	1,5 с	6,874 2,883	²¹⁴ Bi ²¹⁸ Rn
²¹⁸ Rn	AtEm	эманация астата	α	35 мс	7,263	²¹⁴ Po
²¹⁴ Pb	RaB	Радий B	β ⁻	26,8 мин	1,024	²¹⁴ Bi
²¹⁴ Bi	RaC	Радий C	β ⁻ 99,98 % α 0,02 %	19,9 мин	3,272 5,617	²¹⁴ Po ²¹⁰ Tl
²¹⁴ Po	RaC′	Радий C′	α	0,1643 мс	7,883	²¹⁰ Pb
²¹⁰ Tl	RaC′′	Радий C′′	β ⁻	1,30 мин	5,484	²¹⁰ Pb
²¹⁰ Pb	RaD	Радий D	β ⁻	22,3 года	0,064	²¹⁰ Bi
²¹⁰ Bi	RaE	Радий E	β ⁻ 99,99987 % α 0,00013 %	5,013 сут	1,426 5,982	²¹⁰ Po ²⁰⁶ Tl
²¹⁰ Po	RaF	Радий F, полоний	α	138,376 сут	5,407	²⁰⁶ Pb
²⁰⁶ Tl	RaE′′	Радий E′′	β ⁻	4,199 мин	1,533	²⁰⁶ Pb
²⁰⁶ Pb	RaG	Радий G, урановый свинец	-	стабильный	-	-

Ряд актиния

Радиоактивный ряд нуклидов с массовым числом, представимым в виде 4 n + 3 , называется рядом актиния или урана-актиния. Ряд начинается с урана-235 и завершается образованием стабильного свинца-207 .

Нуклид	Историческое обозначение	Историческое название	Вид распада	Период полураспада	Выделяемая энергия, МэВ	Продукт распада
²³⁹ Pu			α	2,41⋅10 ⁴ лет	5,244	²³⁵ U
²³⁵ U	AcU	Актиноуран	α	7,04⋅10 ⁸ лет	4,678	²³¹ Th
²³¹ Th	UY	Уран Y	β ⁻	25,52 ч	0,391	²³¹ Pa
²³¹ Pa	Pa	Протактиний	α	32760 лет	5,150	²²⁷ Ac
²²⁷ Ac	Ac	Актиний	β ⁻ 98,62 % α 1,38 %	21,772 года	0,045 5,042	²²⁷ Th ²²³ Fr
²²⁷ Th	RdAc	Радиоактиний	α	18,68 сут	6,147	²²³ Ra
²²³ Fr	AcK	Актиний K	β ⁻ 99,994 % α 0,006 %	22,00 мин	1,149 5,340	²²³ Ra ²¹⁹ At
²²³ Ra	AcX	Актиний X	α	11,43 сут	5,979	²¹⁹ Rn
²¹⁹ At	AcAtI	Актиноастат I	α 97,00 % β ⁻ 3,00 %	56 с	6,275 1,700	²¹⁵ Bi ²¹⁹ Rn
²¹⁹ Rn	An (AcEm)	Актинон (эманация актиния)	α	3,96 с	6,946	²¹⁵ Po
²¹⁵ Bi			β ⁻	7,6 мин	2,250	²¹⁵ Po
²¹⁵ Po	AcA	Актиний A	α 99,99977 % β ⁻ 0,00023 %	1,781 мс	7,527 0,715	²¹¹ Pb ²¹⁵ At
²¹⁵ At	AcAtII	Актиноастат II	α	0,1 мс	8,178	²¹¹ Bi
²¹¹ Pb	AcB	Актиний B	β ⁻	36,1 мин	1,367	²¹¹ Bi
²¹¹ Bi	AcC	Актиний C	α 99,724 % β ⁻ 0,276 %	2,14 мин	6,751 0,575	²⁰⁷ Tl ²¹¹ Po
²¹¹ Po	AcC′	Актиний C′	α	516 мс	7,595	²⁰⁷ Pb
²⁰⁷ Tl	AcC′′	Актиний C′′	β ⁻	4,77 мин	1,418	²⁰⁷ Pb
²⁰⁷ Pb	AcD	Актиний D, актиниевый свинец		стабильный

См. также

Литература

Lederer C. M., Hollander J. M., Perlman I. Table of Isotopes (англ.) . — 6th Ed. — New York: John Wiley & Sons , 1968.
Радиоактивные ряды // Таблицы физических величин : Справочник / Под ред. акад. И. К. Кикоина. — М. : Атомиздат, 1976. — С. 872—873. — 1008 с.