Что такое активность?

Что такое радиоактивность и радиация?

Радиоактивность есть свойствонекоторых нуклидов – радионуклидов – изменять со временем свой нуклонный состав и/или энергетическое состояние с образованием новых нуклидов (стабильных или опять-таки радиоактивных) и испусканием ионизирующих излучений с большей или меньшей проникающей способностью. Эти излучения и называются в обиходе радиацией. Следует отметить, что источником радиации, помимо распада радионуклидов, являются и иные процессы (некоторые из них рассматриваются ниже).

Активностьрадионуклидного источника или препарата есть количество радиоактивных превращений в нем в единицу времени. Единицей активности в системе СИ является беккерель(Бк) – активность источника, в котором происходит (в среднем, в статистическом смысле) одно радиоактивное превращение за 1 с. 1 Бк – это очень малая активность (например, суммарная равновесная активность тела взрослого человека составляет около 7500 Бк), поэтому в практических радиационных измерениях часто используют килобеккерель (1 кБк = 103 Бк), мегабеккерель (1 МБк = 106 Бк), гигабеккерель (1 ГБк = 109 Бк).

До сих пор часто (в том числе и в этой книге) используется внесистемная единица активности – кюри (Ки). 1 Ки соответствует активности 1 г радия-226 в равновесии с дочерними продуктами распада. Название и смысловое содержание этой единицы – отголоски истории ядерной физики, яркой страницей которой было выделение Марией и Пьером Кюри радия из урановой руды и исследование его свойств. 1 Ки = 3,7 • 1010 Бк (37 ГБк) – весьма большая (в житейских масштабах) активность, поэтому на практике часто используют милликюри (1 мКи = 10–3 Ки), микрокюри (1 мкКи = 10–6 Ки), нанокюри (1 нКи = 10–9 Ки).

Активность изолированного радионуклида со временем может, конечно, лишь снижаться вследствие безвозвратного уменьшения количества радиоактивных ядер. Однако если этот радионуклид сам является дочерним продуктом распада другого (материнского) радионуклида, также присутствующего в препарате или веществе, его активность, в зависимости от периодов полураспада этих радионуклидов и временной истории смеси, некоторое время может и возрастать, а также оставаться неизменной (так называемые равновесные активности, при которых скорость образования новых ядер радионуклида равняется скорости их распада).

Именно состояние радиационного равновесия характерно для важнейшей группы радионуклидов – природных актинидов (торий-232, уран-235, уран-238). Ещё супруги Кюри обнаружили, что активность урановых руд значительно превосходит активность выделенного из них химически чистого урана. Причина этого заключается в том, что в рудах, помимо урана, содержатся менее долгоживущие продукты его распада. Они образуют так называемые радиоактивные цепочки, или ряды, и находятся в состоянии радиационного равновесия (сколько ядер любого члена ряда в единицу времени образуется, столько же и распадается). При этом активность любого члена ряда равна активности исходного материала (урана). Поэтому удельная активность урановой руды возрастает, в сравнении с чистым ураном, во столько раз, сколько радиоактивных ядер в рассматриваемом ряду – 19 у урана-238 и 16 – у урана-235. Закачиваются оба ряда стабильными изотопами свинца. Так же обстоит дело для тория-232 (12 членов ряда). Надо, однако, иметь в виду, что для установления радиационного равновесия необходимо время, в несколько раз превышающее период полураспада наиболее долгоживущего члена ряда (исключая ядро-родоначальник). В природе такое время у тория и изотопов урана было – возраст Земли составляет, по современным представлениям, свыше десяти миллиардов лет.

Величины активностей, характерных для некоторых естественных и техногенных объектов, приведены в табл. 3.

Таблица 3

Активности некоторых естественных и техногенных объектов

Дата добавления: 2015-07-13