Большая Советская Энциклопедия (РА)

Большая Советская Энциклопедия

Радиоактивные ряды (семейства). Во многих случаях продукты радиоактивного распада сами оказываются радиоактивными и тогда образованию стабильного изотопа предшествует цепочка из нескольких актов радиоактивного распада. Примерами таких цепочек являются радиоактивные ряды природных изотопов тяжёлых элементов, которые начинаются нуклидами ²³⁸U, ²³⁵U, ²³²Th и заканчиваются стабильными изотопами свинца ²⁰⁶РЬ, ²⁰⁷РЬ, ²⁰⁸РЬ. Многие радиоактивные изотопы могут распадаться по 2 или нескольким из перечисленных выше основных типов Р. В результате такой конкуренции разных путей распада возникают разветвления радиоактивных превращений. Для природных радиоактивных изотопов характерны разветвления, обусловленные возможностью a- и b^—– распадов. Для изотопов трансурановых элементов наиболее распространены

разветвления, связанные с конкуренцией a– (реже b^—– ) распадов и спонтанного деления. У нейтронодефицитных ядер зачастую наблюдается конкуренция b⁺– распада и электронного захвата. Для многих изотопов с нечётными Z и чётными А оказываются энергетически возможными два противоположных варианта b-распада: b^—– распад и электронный захват или b^—– и b⁺– распады.

Заключение. Открытие Р. оказало огромное влияние на развитие науки и техники. Оно ознаменовало начало эпохи интенсивного изучения свойств и структуры вещества. Новые перспективы, возникшие в энергетике, промышленности и многих др. областях человеческой деятельности благодаря овладению ядерной энергией, были вызваны к жизни обнаружением способности химических элементов к самопроизвольным превращениям. За работы, связанные с исследованием и применением Р., было присуждено более 10 Нобелевских премий по физике и химии, в том числе А. Беккерелю, П. и М. Кюри, Э. Ферми, Э. Резерфорду, Ф. и И. Жолио-Кюри, Д. Хевеши, О.Гану, Э. Макмиллану и Г. Сиборгу, У. Либби и др.

Лит.: Кюри М., Радиоактивность, пер. с франц., 2 изд., М. — Л., 1960; Мурин А. Н., Введение в радиоактивность, Л., 1955; Давыдов А. С., Теория атомного ядра, М., 1958; Гайсинский М. Н., Ядерная химия и ее приложения, пер. с франц., М., 1961; Экспериментальная ядерная физика, под ред. Э. Сегре, пер. с англ., т. 3, М., 1961; Учение о радиоактивности. История и современность, М., 1973.

В. И. Гольданский, Е. М. Лейкин.

Радиоактивность атмосферы

Радиоакти'вность атмосфе'ры, обусловлена присутствием в атмосфере радиоактивных газов и аэрозолей, попадающих в неё в результате процессов, происходящих в природе, и деятельности человека. Соответственно различают естественную и искусственную Р. а. Естественные радиоактивные газы являются изотопами радона: ²²²Rn — радон, ²²⁰Rn — торон, ²¹⁹Rn — актинон, и образуются вследствие радиоактивного распада ²³⁸U, ²³²Th и ²³⁵U (см. Радиоактивные ряды). Они поступают в атмосферу с почвенным воздухом при обмене его с атмосферным (т. н. эксхаляция) или путём диффузии. При радиоактивном распаде изотопов Rn образуются аэрозольные продукты их распада (см. Радиоактивные аэрозоли), т.к. возникающие при этом химические элементы относятся к металлам и не летучи при обычных условиях (Po, Bi и др.). При этом ²³²Rn (период полураспада T_1/2 = 3,8 сут) распространяется в пределах тропосферы, а его долгоживущие продукты распада ²¹⁰Pb (RaD), ²¹⁰Bi (RaE), ²¹⁰Po (RaF) обнаружены в стратосфере. Содержание ²²²Rn в воздухе над океанами на 2 порядка ниже, чем над материками, а концентрация над земной поверхностью уменьшается примерно вдвое на каждый км высоты. Торон и актинон вследствие малого значения T_1/2 (54 сек и 3,9 сек) присутствуют только у земной поверхности. Продукт распада торона ²¹²Pb (ThB) с T_1/2 =10,6 ч обнаруживается в нижней тропосфере. В воздухе над океанами ²²⁰Rn, ²¹⁰Rn и их продукты распада практически отсутствуют.

Основная масса естественных радиоактивных изотопов ⁷Be, ¹⁰Be, ³⁵S, ³²P, ³³P, ²²Na, ¹⁴C, ³H), возникающих при взаимодействии космического излучения с ядрами атомов химических элементов, входящих в состав воздуха, образуется в стратосфере, где и отмечаются наибольшие их концентрации.

Искусственные радиоактивные аэрозоли образуются при ядерных взрывах. Через несколько десятков сек после взрыва они содержат ~ 100 различных радиоактивных изотопов; наиболее токсичными из них считаются ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs, ¹⁴C, ¹³¹I. Высота заброса в атмосферу радиоактивных аэрозолей зависит от мощности и высоты ядерного взрыва, а характер их распространения — от размеров частиц и от высоты заброса их в атмосферу. Наиболее крупные частицы (сотни мкм и выше) быстро выпадают из атмосферы, распространяясь всего на сотни км от места взрыва (локальные выпадения). Однако в случае взрывов мощных ядерных бомб (эквивалентных десяткам мегатонн тринитротолуола) они попадают в стратосферу и, прежде чем выпадут на поверхность Земли, могут пройти в атмосфере тысячи км. Мелкие аэрозоли (размером не более нескольких мкм), попавшие при взрыве в верхнюю тропосферу, обычно распространяются вдоль зонального пояса широт с запада на восток, а заброшенные в стратосферу выпадают на поверхность Земли в пределах всего полушария, а в некоторых случаях — в обоих полушариях, поэтому выпадения этих аэрозолей называются глобальными.

Основной механизм очищения атмосферы от радиоактивных аэрозолей — выпадение осадков (см. Радиоактивность осадков). Среднее время t пребывания радиоактивного аэрозоля в нижней тропосфере (до момента его выпадения на земную поверхность) порядка нескольких сут, а в верхней тропосфере 20—40 сут. Радиоактивные аэрозоли, попавшие в нижние слои стратосферы, имеют t порядка года и выше. Величина t растет с увеличением высоты заброса в стратосферу. Обычно бо'льшая часть радиоактивных продуктов деления остаётся в пределах того полушария, где проведён взрыв ядерной бомбы.

Концентрация продуктов деления в тропосфере растет с высотой. Особенно большой рост отмечается при переходе через тропопазу. В стратосфере максимум концентрации продуктов деления по измерениям до осени 1961 отмечался на высоте 19—23 км (примерно на той же высоте, что и слой максимальной концентрации нерадиоактивного аэрозоля). Радиоактивное загрязнение атмосферы от предприятий атомной промышленности имеет чаще всего локальный характер; однако ⁸⁵Kr распределён по всей тропосфере.

Изучение распространения в атмосфере естественных радиоактивных аэрозолей, а также продуктов ядерных взрывов позволило получить некоторые характеристики физики атмосферы: скорость вымывания аэрозолей из атмосферы, оценку коэффициента макротурбулентной диффузии и скорости обмена между атмосферами полушарий, а также между стратосферой и тропосферой и т.д.

Лит.: Метеорология и атомная энергия, пер. с англ., под ред. Н. Л. Бызовой и К. П. Махонько, Л., 1971; Кароль И. Л., Радиоактивные изотопы и глобальный перенос в атмосфере, Л., 1972; Израэль Ю. А., Мирные ядерные взрывы и окружающая среда, Л., 1974.

С. Г. Малахов.

Радиоактивность вод

Радиоакти'вность вод, обусловлена присутствием в водах радиоактивных веществ, поступающих из атмосферы и вымываемых из почв и горных пород. В водах присутствуют как естественные радиоактивные изотопы (⁴⁰K, ²²²Rn, ²²⁶Ra, ²³⁸U и др.), так и искусственные (в основном ⁹⁰Sr, ⁹⁰Y и ¹³⁷Cs), возникшие вследствие ядерных взрывов. Содержание естественных радиоактивных веществ в водах в зависимости от их происхождения колеблется в значительной степени (см. табл.).

Происхождение воды	Концентрация в 10– 12кюри/л
40K	226Ra	222Rn	238U
Подземные воды Источники и ручьи Речные воды Озёрные воды Морская вода	— — 8 13 300	4 (до 26) до 140 0,2 (до 0,8) 1 (до 8) 0,08 (до 45)	до 200 до 3—104 0,2—0,3 — —	2,4 (до 40) до 4 0,2 (до 20) 3 0,7