Фундаментальная радиохимия. Николай Дмитриевич Бетенеков
(распада) являются необратимыми.) логически укладываются в схему ряда 4n+1. Из всех известных на сегодняшний день наиболее долгоживущих искусственных радионуклидов этой формуле массового числа соответствует 237Np, который и «назначен» родоначальником этого семейства (впервые это было сделано Г. Сиборгом в 1948 году). Этот ряд в известной степени виртуален, т.к. на Земле скорей всего нет такого места, где члены данного семейства присутствовали бы практически полностью, хотя бы и в состоянии нарушенного равновесия, как, например, члены первых трех рядов в урановых и ториевых минералах «солидного» возраста. Даже если проанализировать какой-нибудь самый старый образец, содержащий 237Np (а он был получен не раньше 1940 года, когда были синтезированы ядерно-физическими методами первые радионуклиды нептуния Макмилланом и Эйблсоном), то в нем ни при каких обстоятельствах вековое равновесие не могло состояться, т.к. второй по значимости периода полураспада искусственный изотоп урана, входящий в это семейство, 233U, имеет T1/2 = 1,59 • 105 года.
Рис. 1.3. Радиоактивное семейство урана (U-238).
Рис. 1.4. Радиоактивное семейство урана (U-235).
Рис. 1.5. Радиоактивное семейство тория (Th-232).
Отсутствие радионуклидов этого ряда в природных объектах является эмпирическим фактом и, поскольку 237Np не имеет в качестве материнского предшественника никакого более долгоживущего радиоактивного изотопа, обычно этот факт объясняют тем, что период полураспада нептуния недостаточно велик по сравнению с возрастом Земли, признаваемым сегодня за правдоподобный (несколько миллиардов лет). Одним словом, если на заре геологической истории нашей планеты это семейство и существовало, то его отсутствие на настоящее время объясняется очень просто: оно (т.е. даже самые долгоживущие его члены) распалось полностью.
Знание количественных особенностей эволюции природных семейств помогает решить ряд технологических и аналитических проблем, связанных с ураном и торием. Рассмотрим некоторые из них в качестве примеров.
1. Известно, что в каждом природном семействе присутствуют изотопы радиоактивного газа радона 219Rn (T1/2 = 3,96 c), 220Rn (T1/2 = 55,6 с) и 222Rn (3,8235 сут). То, что эти газообразные радионуклиды создают сложную радиационную ситуацию в местах добычи и первичной обработки урановых и ториевых руд, является общеизвестным фактом. Но возникает вопрос: насколько опасны в этом отношении химически чистые соединения урана и тория?
Будем исходить из того, что более или менее чистые препараты этих элементов не могли быть приготовлены ранее до их открытия; скорее всего синтез их оксидов или солей состоялся несколько позже. Так, уран был открыт в виде UO2 Клапротом в 1789 году, а в металлическом состоянии он был получен Пелиго только в 1841 году. Торий был открыт в 1829 году Берцеллиусом.
Вернемся к поставленому вопросу, уточнив его: если есть сейчас на Земле самые «старые» препараты (оксид, соль и т.п.) урана и тория, соответственно не более 212 и 160 лет, если приурочить оценку к началу третьего