Радиационная безопасность. От теории к практике. Владимир Игоревич Ушаков

      По мере увеличения числа протонов в устойчивых атомных ядрах число нейтронов, приходящихся на один протон, возрастает от 1 до 1,6. Это обусловлено тем, что с увеличением числа протонов в ядре кулоновские силы отталкивания усиливаются и, преодолевая ядерные силы взаимного притяжения нуклонов, стремятся разъединить и удалить протоны из ядра.

      Ядро с большим числом протонов может существовать только при наличии большого числа нейтронов, которые, снижая концентрацию протонов в ядре (см. рис. 1.2), уравновешивают внутриядерные силы ядра атома. В устойчивых ядрах должно быть определенное соотношение числа нейтронов к числу протонов, увеличивающееся с возрастанием атомных номеров химических элементов.

      Отклонение от этого соотношения приводит к неустойчивости элементов, т.е. к их радиоактивному распаду.

      Распад ядер радиоактивных элементов происходит до тех пор пока не будет установлено равновесие нуклонов в ядре и ядро не станет устойчивым. Цепь распадов с последовательным образованием ряда промежуточных изотопов, называемая радиоактивным семейством, заканчивается нераспадающимся (стабильным) изотопом какого-либо элемента. Так, например, одно из таких радиоактивных семейств начинается ураном и заканчивается стабильным изотопом свинца.

      В науке и технике широко используются искусственные радиоактивные изотопы, которые изготовляются путем различных ядерных реакций и превращений.

      Между естественной и искусственной радиоактивностями одинаковых изотопов нет разницы, так как свойства радиоактивного изотопа не зависят от способа его получения.

      Основными видами радиоактивных превращений атомных ядер являются: альфа-распад; бетта^- и бетта⁺-распад, электронный захват (К-захват); гамма-распад; нейтронный распад (n-распад); спонтанное деление ядер.

      При альфа-распаде из ядра распадающегося элемента излучается альфа-частица, представляющая собой ядро атома гелия ⁴₂He (два протона и два нейтрона) и имеющая положительный заряд, равный по абсолютной величине двум зарядам электрона. В настоящее время известно около 40 естественных и более 200 искусственных альфа-активных ядер. Этот вид распада характерен для тяжелых элементов, обладающих меньшими значениями энергии связи, и нередко сопровождается гамма-излучением. Образовавшееся при альфа-распаде дочернее ядро будет иметь заряд и массу, меньшие, чем у распавшегося ядра, соответственно на две и четыре единицы. В общем виде реакция альфа-распада записывается так ^A_ZX – ^A-4_Z-2Y +4²He + Q, где Q – выделившаяся при распаде энергия, эВ.

      Например, ядро плутония ²³⁹₉₄Pu, излучив альфа-частицу, превращается