Розділ 7. Вугілля

Явище радіоактивності було відкрито в 1896 р А. Беккерелем, який виявив проникаюче випромінювання сполук урану, що діє на емульсію фотопластинки. При цьому він встановив, що інтенсивність випромінювання визначається тільки кількістю урану в препараті й абсолютно не залежить від того, в які сполуки він входить. Тобто ця властивість характерна не сполукам, а конкретному хімічному елементу – урану.

Явище самовільного випускання хімічними елементами випромінювання, що має високу проникаючу здатність та іонізуючі властивості, отримало назву природної радіоактивності. Елементи, які випускають таке випромінювання, називаються радіоактивними. Радіоактивними є всі елементи з порядковим номером більше 83 в таблиці Менделєєва (Z > 83), а також окремі ізотопи більш легких елементів.

Радіоактивність полягає в тому, що ядра радіоактивних елементів самовільно розпадаються з випусканням α-,β-частинок і γ-квантів чи шляхом ділення; при цьому вихідне ядро перетворюється в ядро іншого елемента.

Вже в перших дослідженнях було виявлено, що α-,β-промені відхиляються магнітним полем в різні боки, а γ-промені не відхиляються зовсім. Результати дослідження властивостей випромінювання наведено в табл. 3.1

Природна радіоактивність – самовільний розпад ядер елементів, які зустрічаються в природі. Зараз налічується близько 70 радіонуклідів природного походження. Послідовність нуклідів, кожен з яких самовільно завдяки радіоактивному розпаду переходить у наступний до тих пір, поки не буде отримано стабільний ізотоп, називається радіоактивним рядом. Вихідний нуклід називається материнським, а всі інші нукліди в ряду називають дочірніми. Всі вони генетично пов'язані між собою і знаходяться в певному співвідношенні.

Радіоактивні елементи природного походження умовно можуть бути розділені на три групи: радіоактивні ізотопи, що входять до складу радіоактивних сімейств, родоначальниками яких є уран 238U, торій 232Th і актиноуран 235AcU; окремі радіонукліди, які не мають генетичного зв'язку між собою: калій 40К, кальцій 48Са, рубідій 87Rb та ін; радіоактивні ізотопи, які безперервно виникають на Землі в результаті ядерних реакцій, під впливом космічних променів, в першу чергу вуглець 14С, берилій 7Ве і тритій 3Н.

Радіація заповнює весь Всесвіт. Радіоактивні речовини увійшли до складу Землі із самого її зародження. Вони знаходяться в гірських породах, воді, рослинах та тваринах. Навіть в органах людини завжди присутня певна незначна кількість радіоактивних елементів.

Основну частину опромінення населення земної кулі одержує від природних джерел радіації. Більшість з них такі, що уникнути опромінення від них зовсім неможливо. Радіоактивні речовини можуть знаходитися поза організмом і опромінювати його зовні (зовнішнє опромінення). Вони також можуть опинитися в повітрі, в їжі або у воді й потрапити всередину організму (внутрішнє опромінення).

Штучна радіоактивність – самовільний розпад ядер елементів, отриманих штучним шляхом через відповідні ядерні реакції, – відкрита французькими фізиками Фредеріком та Ірен Жоліо-Кюрі в 1934 р. На даний час відомо понад 1500 штучно-радіоактивних ізотопів, тоді як природно-радіоактивних ізотопів існує лише близько 40, а кількість стійких (нерадіоактивних) ізотопів дорівнює 260.

Принципової різниці між природною і штучною радіоактивністю немає, оскільки ядерні перетворення можна викликати за допомогою заряджених частинок (протонів, ?-частинок тощо), фотонного випромінювання або нейтронів. Однак серед штучно-радіоактивних речовин часто зустрічається ще інший тип розпаду, не властивий природнорадіоактивним елементам. Це розпад з випусканням позитронів – частинок, які мають масу електрона, але несуть позитивний заряд (е+). За абсолютною величиною заряди позитрона й електрона рівні.

Основна маса радіоактивних ізотопів отримана штучно в ядерних реакторах і прискорювальних установках в результаті взаємодій іонізуючих випромінювань зі стабільними ізотопами.

Таблиця 3.1 Основні характеристики властивостей випромінювання речовини