В природе существуют ряды тория, актиноурана и урана-радия (естественные Р. р.). Это связано с тем, что периоды полураспада 232Th (T1/2 = 1,41×1010 лет), 235U (T1/2 = 7,13×108 лет) и 238U (T1/2 = 4,51×109 лет) соизмеримы с возрастом Земли (несколько миллиардов лет), и эти изотопы ещё не успели полностью распасться. Заканчиваются естественные Р. р. изотопами свинца 208Pb, 207Pb и 206Pb.
Период полураспада 237Np составляет 2,14×106 лет. Поэтому нептуния и членов его Р. р. в природе нет; все они были получены в 40—50-х гг. 20 в. искусственно, с помощью ядерных реакций. Завершается ряд 237Np стабильным 209Bi. Каждый Р. р. содержит как долгоживущие, так и короткоживущие изотопы (см. рис.). Если изотоп принадлежит к естественному Р. р., то он обязательно присутствует в природе, даже если скорость распада его ядер очень велика. Связано это с тем, что в Р. р. с течением времени устанавливается т. н. вековое равновесие. Время достижения такого равновесия во всём ряду приблизительно равно 10 периодам полураспада самого долгоживущего промежуточного члена ряда. При вековом равновесии скорости образования изотопа и его распада равны. Поэтому содержание такого изотопа остаётся практически неизменным в течение столетий. Оно с неизмеримо малой скоростью уменьшается лишь по мере распада родоначальника ряда.
Установлением векового равновесия в естественных Р. р. объясняется присутствие в природе таких относительно малоустойчивых радиоактивных химических элементов, как протактиний, актиний, радий, франций, радон, астат и полоний. Содержание каждого из них в природе тем ниже, чем меньше T1/2 соответствующих изотопов — членов Р. р. Так, на 1 т урана в природе приходится всего около 0,34 г изотопа 226Ra, имеющего T1/2 около 1600 лет.
Большинство членов естественных Р. р. имеет специальные названия и символы (см. рис.). Например, изотоп 230Th называется ионием (символ Io); 214Po — радием-це-штрих (RaC'), a 228Ra — мезоторием-один (MsTh1). Эти названия возникли исторически ещё до появления понятия об изотопах.
Некоторые изотопы — члены Р. р. — распадаются не по одному пути (a-, или b-распад), а по двум. Ядра таких изотопов в одних случаях испускают a-частицы, в других b-частицы. Например, 227Ac в ряду актиноурана в 988 случаях из 1000 претерпевает (a-распад, а в 12 случаях — b-распад. Вероятность распада по каждому пути (в процентах) указана числами около стрелок, соответствующих a- и b-распаду такого изотопа.
Лит. см, при ст. Радиоактивность.
С. С. Бердоносов.
Радиоактивные семейства
Радиоакти'вные семе'йства, то же, что радиоактивные ряды.
Радиоактивные элементы
Радиоакти'вные элеме'нты, химические элементы, все изотопы которых радиоактивны. К числу Р. э. принадлежат технеций (атомный номер 43), прометий (61), полоний (84) и все последующие элементы в периодической системе Менделеева. К 1975 известно 25 Р. э. Те из них, которые расположены в периодической системе за ураном, называются трансурановыми элементами. 14 Р. э. с атомным номером 90—103 во многом сходны между собой; они составляют семейство актиноидов. Из природных Р. э. только два — торий (атомный номер 90) и уран (92) имеют изотопы, периоды полураспада которых (T1/2) сравнимы с возрастом Земли. Это 232Th (T1/2 = 1,41×1010 лет), 235U (T1/2 = 7,13×108 лет) и 238U (T1/2 = 4,51×109 лет). Поэтому торий и уран сохранились на нашей планете со времён её формирования и являются первичными Р. э. Изотопы 232Th, 235U и 238U дают начало естественным радиоактивным рядам, в состав которых входят в качестве промежуточных членов вторичные природные Р. э. с атомный номер 84—89 и 91. Периоды полураспадов всех изотопов этих элементов сравнительно невелики, и, если бы их запасы не пополнялись непрерывно за счёт распада долгоживущих изотопов U и Th, они давно бы уже полностью распались.
Р. э. с атомный номер 43, 61, 93 и все последующие называются искусственными, т.к. их получают с помощью искусственно проводимых ядерных реакций. Это деление Р. э. на природные и искусственные довольно условно; так, астат (атомный номер 85) был сначала получен искусственно, а затем обнаружен среди членов естественных радиоактивных рядов. В природе найдены также ничтожные количества технеция, прометия, нептуния (атомный номер 93) и плутония (94), возникающих при делении ядер урана — либо спонтанном, либо вынужденном (под действием нейтронов космических лучей и др.).
Два Р. э. — Th и U — образуют большое число различных минералов. Переработка природного сырья позволяет получать эти элементы в больших количествах. Р. э. — члены естественных радиоактивных рядов — могут быть выделены радиохимическими методами из отходов производства Th и U, а также из торий- или урансодержащих препаратов, хранившихся долгое время. Np, Pu и др. лёгкие трансурановые элементы получают в атомных реакторах за счёт ядерных реакций изотопа 238U с нейтронами. С помощью различных ядерных реакций получают и тяжёлые трансурановые элементы Tc и Pm образуются в атомных реакторах и могут быть выделены из продуктов деления.
Многие Р. э. имеют важное практическое значение. U и Ри используют как делящийся материал в ядерных реакторах и в ядерном оружии. Облучение тория (его природного изотопа 232Th) нейтронами позволяет получить изотоп 233U — делящийся материал. Pm, Po, Pu и др. Р. э. применяют для изготовления атомных электрических батареек со сроком непрерывной работы до нескольких лет. См. статьи об отдельных радиоактивных элементах, а также Радиоактивные минералы, Ториевые руды, Урановые руды.
Лит.: Несмеянов Ан. Н., Радиохимия, М., 1972.
С. С. Бердоносов.
Рис. к ст. Радиоактивные элементы.
Радиоактивный каротаж
Радиоакти'вный карота'ж, совокупность методов геофизических исследований скважин, основанных на регистрации радиоактивных (точнее, ионизирующих) излучений. Существуют 2 основные труппы методов Р. к.: g-каротаж и нейтронный каротаж. В свою очередь, методы g-каротажа делятся на измерение интенсивности (и энергетического спектра) g-лучей, обусловленных естественной радиоактивностью горных пород (поиски и разведка руд, содержащих U, Th, К), и измерение интенсивности вторичного g-излучения, возникающего в породе, облученной источником g-лучей (g—g-каротаж), который опускается в скважину вместе с детектором вторичных g-квантов. g—g-каротаж применяется для определения плотности пород (в частности, угольных месторождений) и опробования однокомпонентных руд тяжёлых металлов. Рентгенорадиометрический каротаж (руда облучается g-квантами, измеряется спектр характеристического рентгеновского излучения отдельных элементов) служит для опробования руд тяжёлых металлов сложного минерального состава, гамма-нейтронный каротаж — для определения содержания Be.
Радиоактивных веществ токсичность
Радиоакти'вных веще'ств токси'чность, вредное воздействие химических веществ вследствие содержания в них в различных концентрациях радиоактивных элементов. Под воздействием ионизирующего излучения, испускаемого этими элементами, происходят изменения в жизнедеятельности и структуре живых организмов (см. Биологическое действие ионизирующих излучений). Радиоактивные вещества загрязняют окружающее пространство (см. Радиоактивное загрязнение), оборудование, рабочие помещения и воздух в них. Загрязнённость радиоактивными веществами воздуха и воды выражают в единицах кюри, а загрязнённость поверхностей — числом частиц (a- или b-), испускаемых с единицы поверхности в мин, или числом импульсов, регистрируемых радиометрическими приборами в мин/см2. Существующие радиометрические методы позволяют обнаруживать даже незначительные количества радиоактивного вещества (см. Радиохимический анализ, Радиометрический анализ). В ряде случаев вещества имеют двоякую токсичность: 1) собственно химическую, вызванную химическими свойствами элементов и соединений, входящих в данное вещество; 2) Р. в. т., иногда называемую, в отличие от химической, радиотоксичностью.
