Радиоактивный распад

Радиоактивный распад - это самопроизвольное превращение ядер с испусканием альфа, бета, гамма-излучений.

При каждом акте распада высвобождается энергия, которая и передается дальше в виде излучения. Можно сказать (хотя это и не совсем строго), что испускание ядром частицы, состоящей из двух протонов и двух нейтронов, - это альфа- излучение; испускание электрона, как в случае распада тория-234, - это бета – излучение. Если нестабильный нуклид оказывается настолько возбужденным, что испускание частицы не приводит к полному снятию возбуждения, он выбрасывает порцию чистой энергии, называемую гамма – излучением. Как и в случае рентгеновских лучей, во многом подобных гамма – излучению, при этом не происходит испускания каких-либо частиц.

Радиоактивный распад приводит к образованию новых нуклидов стабильных или радиоактивных. Радиоактивные нуклиды называются радионуклидами. Но хотя все радионуклиды нестабильны, одни из них более нестабильны, чем другие. Например, протактиний-234 распадается почти моментально, а уран-238 – очень медленно. Половина всех атомов протактиния в каком-либо радиоактивном источнике распадается за время, чуть большее минуты, в то же время половина всех атомов урана-238 превратится в торий-234 за четыре с половиной миллиарда лет.

Время, за которое распадается в среднем половина всех радионуклидов данного типа в любом радиоактивном источнике, называется периодом полураспада (Т_1/2).

Таблица 1. Радиоактивный распад ядер урана-238

Доля атомов, распадающихся в единицу времени, называется постоянной распада λ. Постоянная распада измеряется в единицах сек^-1, день^-1, год^-1 и т.д.

Чем больше постоянная (константа) распада, тем быстрее происходит радиоактивный распад.

Постоянная распада и период полураспада связаны между собой соотношением:

= (1.1)

Радиоактивный распад подчиняется экспоненциальному закону, т.е. число ядер радионуклида изменяется со временем по экспоненте (рис.1.1)[1].

N

Рис.1.1 Экспоненциальный закон радиоактивного распада

Математически закон радиоактивного распада записывается следующим образом:

(1.2)

где: N₀ - начальное количество ядер радионуклида;

N_t - число ядер радионуклида, оставшееся к моменту t не распавшимся;

Т_1/2 - период полураспада;

λ – постоянная распада.