3.2.2. Общая характеристика радиоактивности

Явление радиоактивности было открыто в 1896 г А. Беккерелем, который обнаружил проникающее излучение соединений урана, действующее на эмульсию фотопластинки. При этом он установил, что интенсивность излучения определяется только количеством урана в препарате и совершенно не зависит от того, в какие соединения он входит. То есть это свойство присуще не соединениям, а конкретному химическому элементу – урану.

Явление самопроизвольного испускания химическими элементами излучения, обладающего значительной проникающей способностью и ионизирующими свойствами, получило название естественной радиоактивности. Элементы, испускающие такое излучение, называются радиоактивными. Радиоактивными являются все элементы с порядковым номером более 83 в таблице Менделеева (Z>83), а также отдельные изотопы более легких элементов.

Радиоактивность заключается в том, что ядра радиоактивных элементов самопроизвольно распадаются с испусканием α-,β-частиц и γ-квантов или путем деления; при этом исходное ядро превращается в ядро другого элемента.

Уже в первых исследованиях было обнаружено, что α-,β-лучи отклоняются магнитным полем в разные стороны, а γ-лучи не отклоняются совсем. Результаты исследования свойств излучения приведены в табл. 3.1.

Естественная радиоактивность – самопроизвольный распад ядер элементов, встречающихся в природе. Сейчас насчитывается около 70 радионуклидов естественного происхождения. Последовательность нуклидов, каждый из которых самопроизвольно благодаря радиоактивному распаду переходит в следующий до тех пор, пока не будет получен стабильный изотоп, называется радиоактивным рядом. Исходный нуклид называется материнским, а все остальные нуклиды в ряду называют дочерними. Все они генетически связаны между собой и находятся в определенном соотношении.

Радиоактивные элементы природного происхождения условно могут быть разделены на три группы: радиоактивные изотопы, входящие в состав радиоактивных семейств, родоначальниками которых являются уран U, торий Th и актиноуран AcU; отдельные радионуклиды, не имеющие  генетической связи между собой: калий К, кальций Са, рубидий Rb и др.; радиоактивные изотопы, непрерывно возникающие на Земле в результате ядерных реакций, под воздействием космических лучей, в первую очередь углерод С, бериллий Ве и тритий Н.

Радиация заполняет всю Вселенную. Радиоактивные вещества вошли в состав Земли с самого ее зарождения. Они находятся в горных породах, воде, растениях и животных. Даже в органах человека всегда присутствует определенное незначительное количество радиоактивных элементов.

Основную часть облучения население земного шара получает от естественных источников радиации. Большинство из них таковы, что избежать облучения от них совершенно невозможно. Радиоактивные вещества могут находиться вне организма и облучать его снаружи (внешнее облучение). Они также могут оказаться в воздухе, в пище или в воде и попасть внутрь организма (внутреннее облучение).

Искусственная радиоактивность – самопроизвольный распад ядер элементов, полученных искусственным путем через соответствующие ядерные реакции, – открыта французскими физиками Фредериком и Ирен Жолио-Кюри в 1934 г. В настоящее время известно свыше 1500 искусственно-радиоактивных изотопов, тогда как естественно-радиоактивных изотопов существует лишь около 40, а число устойчивых (нерадиоактивных) изотопов равно 260.

Принципиальной разницы между естественной и искусственной радиоактивностью нет, так как ядерные превращения можно вызывать с помощью заряженных частиц (протонов, α-частиц и др.), фотонного излучения или нейтронов. Однако среди искусственно-радиоактивных веществ часто встречается еще иной тип распада, не свойственный естественно-радиоактивным элементам. Это распад с испусканием позитронов – частиц, обладающих массой электрона, но несущих положительный заряд (е⁺). По абсолютной величине заряды позитрона и электрона равны.

Таблица 3.1 Основные характеристики свойств излучения вещества

Основная масса радиоактивных изотопов получена искусственно в ядерных реакторах и ускорительных установках в результате взаимодействий ионизирующих излучений со стабильными изотопами.