Радиоактивный распад

Радиоактивный распад – тоже, что и радиоактивность. Однако среди специалистов этот термин часто используется для описания процессов спонтанного деления ядер (см. ниже).

В случае сложных схем распада, включающих различные изо­топы одного и того же элемента, необходимо указывать как заряд, так и массу образующихся ядер, что соответствует понятию радионуклида с определенными значениями Z и A.

Цепочка распада урана (Z=92), с которой связано открытие А. Беккерелем естественной радиоактивности, начинается с урана-238 и содержит 15 радионуклидов, в том числе полоний-210, полоний-214 и полоний-218 (Z = 84), радий-226 (Z = 88) и заканчивается стабильным изотопом свинца-206.

В 1934 году Ирэн и Фредерик Жолио-Кюри открыли явление искусственной радиоактивности, превратив в результате ядерной реакции изотоп алюминий-27 и радиоизотоп фосфора-30.

Радиоактивный распад – явление вероятностное (статисти­че­с­­кое). Если в образце имеется N нераспавшихся ядер, то невоз­мо­ж­но указать, какие из них распадутся за бесконечно малый ин­тер­вал времени dt, т.е. судьба каждого ядра является полностью неопределенной. Можно сказать, что радиоактивные ядра не име­ют возраста. Однако полностью определенной является ве­ро­ят­ность распада ядра за 1 с, называемая постоянной рас­па­да l. Таким образом, предсказуемым является число dN ядер, распавшихся за интервал dt:

                                                          (1)

На основании формулы (1), представляющей закон радиоа­к­тивного распада в дифференциальном виде, возможно определить важнейшую характеристику радионуклида – его активность А:

.                                                     (2)

Согласно (2) активность определяется как скорость радиоактивного распада.

Активность - это количество актов распада (в общем случае актов радиоактивных, ядерных превращений) в единицу времени.

Используя (1), можно перейти к интегральному виду закона радиоактивного распада:

,                                                        (3)

где N₀ - число нераспавшихся ядер при t = 0, N – число нераспавшихся ядер по истечении времени t.

Формулу (3) используют для определения периода полураспада T_1/2 из условия t = T_1/2, если N/N₀ = 1/2. Подставив это условие в (1.3), получим:

.                                               (4)

Величина T_1/2 является интегральной характеристикой скорости распада, поскольку определяет время, необходимое для уменьшения активности радионуклида в 2 раза.

Период полураспада (T_1/2) – время, в течение которого распадается половина наличного числа радиоактивных атомов.

Например, для урана-238 и радия-226 значения T_1/2 равны 4,56∙10⁹ лет и 1622 года соответственно, т.е. они являются долгоживущим радионуклидами.

К долгоживущим радионуклидам относят радионуклиды, период полураспада которых более 31 лет.
К короткоживущим радионуклидам относят радионуклиды с периодом полураспада 31 лет и менее.