Элементов и изотопов

Характеристика естественных радиоактивных

Уран. Открыт Клапротом в 1789 г. Особое значение приобрел после открытия Ганом и Штрассманом деления его ядер (U²³⁵) под действием нейтронов.

Природный уран состоит из 3-х изотопов: U-238, на его долю приходится 99,2739%, продукт его распада U-234 – 0,0057% и актиноуран U-235 – 0,7204%. Первый и последний являются родоначальниками радиоактивных семейств. Их периоды полураспада Т_1/2 составляют: U-238 – 4,5×10⁹ лет, U-235 – 7,1×10⁸ лет.

Уран довольно широко распространен в природе (38 место по распространенности). Среднее содержание в земной коре 2,5×10^-4% (масс). Основная масса урана находится в изверженных горных породах, почва содержит 1,2·10^-8–9,3·10^-6%. Лишь ничтожная часть урана сосредоточена в рудах.

Уран в свежем срезе – блестящий метал, напоминающий по внешнему виду сталь. Менделеев поместил его в Периодической системе в 6 группу. В природе существует в 2-х степенях окисления +4 и +6. Уран – активный химический элемент, он реагирует практически со всеми химическими элементами кроме инертных газов. На воздухе покрывается окисной пленкой.

Глобальные техногенные потоки U²³⁸ в биосфере в 1982 г. составляли: при функционировании топливных циклов на ядерном и органическом топливе – ~1,5×10¹⁴Бк, за счет использования фосфорных удобрений – 1×10¹⁴Бк. Запас U²³⁸ в пахатном слое земледельческих площадей – 1,4×10¹⁷Бк, в пресных материковых водах – 7×10¹⁷Бк.

Методы определения в биологических объектах: 1. Спектрофотометрический; 2. Нейтронно-активационный анализ по U²³⁹ после облучения надтеп-ловыми нейтронами.

Торий открыт Берцелиусом в 1828 г. и назван именем скандинавского бога войны Тора. Радиоактивность Th была обнаружена в 1898 г. М. Кюри и независимо от нее Шмидтом. Торий сравнительно широко распространен в природе (содержится в земельной коре 13 г/т) – 8×10^-4% (масс), в основном в виде долгоживущего изотопа ²³²Th. В семействе ²³²Tu обнаружен ²²⁸ Th, в семействах U²³⁸ и U²³⁵ найдены изотопы ²³⁴ Th, ²³¹ Th, ²³⁰ Th, ²²⁷ Th. Т_1/2 ²³²Th = 1,4×10¹⁰лет.

Th – рассеянный элемент и известно сравнительно небольшое число его руд, главной из которых является монацитовый песок. В своих соединениях Th имеет максимальную степень окисления +4. Он химически активный Ме.

Торий – металл серебристо-белого цвета, по механическим свойствам напоминает мягкую сталь, легко поддается механической обработке.

Определение – аналогично U.

Только радионуклиды рядов и реально вносят вклад в облучение человека. Они поступают к человеку с пищей и при вдыхании. Концентрация их активности в основных продуктах питания показана в табл.1.2. Выкуривание 10 сигарет в день удваивает поступление .

Таблица 1.2 – Концентрация радионуклидов рядов урана в основных продуктах питания и воздухе

Продукты	Удельная активность нуклида, мБк/кг
Молочные
Мясные

Продолжение табл.2

Зерновые
Листовые овощи
Корнеплоды и фрукты
Рыбные
Вода	0,5
Воздух, мкЗв/м^3	0,5

Среднегодовые поступления этих нуклидов в организм человека и создаваемые их облучением дозы представлены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 – Среднегодовые поступления радионуклидов рядов урана в организм человека и создаваемые ими дозы облучения

Нуклид	Среднегодовые дозы
пищеварение	дыхание
поступление, Бк	доза, мкЗв	поступление, Бк	доза, мкЗв
		4,18		0,01
		27,5		7,7
		11,5		0,35

Поступление (Бк) — это активность, проходящая через организм. Часть ее выводится обратно с калом, мочой, выдыхаемым воздухом, не участвуя в формировании эффективной эквивалентной дозы.

Радий был открыт М.Кюри в 1898 г. Важнейшим представителем радиоактивного ряда U²³⁸ является изотоп ²²⁶Rа Т_1/2=1620 лет. Он содержится во всех рудах. Известно 14 изотопов с массовым числом 213, 218-230. Определение – радиохимический, спектрометрический анализ (по гамма-излучению).

Калий. Состоит из трех изотопов К³⁹,К⁴⁰, К⁴¹. К-40– радиоактивный изотоп с Т_1/2=1,3×10⁹ лет, b,g – излучатель. Содержание в природе К – 0,0118%. Методы выделения из природы К-40 не разработаны. Определение К-40 – спектрометрически. К-40 вносит в настоящее время наибольший вклад в радиоактивность земной коры и вод океана. Содержание калия в организме человека составляет 0,18 %. Годовая эффективная эквивалентная доза от в организме равна 165 мкЗв. Основная часть дозы формируется β-излучением.

Все радионуклиды с Т_1/2<10⁸ лет существовавшие ранее в земном веществе к настоящему времени распались. Количество оставшихся радионуклидов значительно уменьшилось со времени образования земного вещества; К⁴⁰ – примерно в 12 раз, U²³⁵~ в 30 раз.

Хозяйственная деятельность человека: добыча урановых и ториевых руд, различная их переработка, применение минеральных удобрений (особенно фосфорных), использование угля, а также отходов промышленных предприятий приводят к перераспределению естественных радионуклидов в биосфере.

Радон. Радон является α-излучателем (Е_α = 5,49 МэВ) с периодом полураспада Т _{1 /2} = 3,824 сут. Представляет собой инертный газ. Облучение радоном играет основную роль в облучении человека естественными радионуклидами.

Радон в дозе 49 Бк/(м³ • ч) поступает из строительных элементов (21 %), земли под зданием (56 %), наружного воздуха (20 %), воды (2 %), при сжигании газа (1 %). Перенос радона в пористом материале происходит вследствие наличия градиента концентрации и давления (обдув здания ветром, отопление). Концентрация радона в помещениях равна 40 Бк/м³, вне их – 10 Бк/м³. Среднегодовая эффективная доза от вдыхания радона и его продуктов составляет 870 мкЗв. Доза от вдыхания торона равна примерно 70 мкЗв. Например, доза, получаемая населением Украины за всю жизнь в результате облучения естественным радоном, в 75 раз превышает общее облучение от всех техногенных источников, включая аварию на Чернобыльской АЭС (4,5 мЗв).

Дата добавления: 2014-01-06