Естественная радиоактивность

Уран и торий были известны задолго до открытия радиоактивности, они широко распространены в природе, содержатся в рудах, горных породах, почвах, воде рек и морей, в животных и растительных организмах. Периоды полураспада ряда природных изотопов урана и тория столь велики, что они сохранились в земной коре с момента ее образования.

Изотопы урана и тория являются родоначальниками трех семейств радиоактивных элементов.

Все остальные естественные радиоактивные элементы встреча­ются в природе как продукты радиоактивного распада урана и тория. В старых, не подвергшихся действию тех или иных химических реагентов минералах и рудах имеет место радиоактивное равновесие, при котором соотношение радиоактивных изотопов раз­личных элементов отвечает закону радиоактивного равновесия.

В результате процессов разрушения горных пород, их выветри­вания, происходит миграция радиоактивных элементов и наруша­ется радиоактивное равновесие. Радиоактивные элементы, отде­ленные от материнского элемента – урана и тория, постепенно распадаются. Короткоживущие – быстро исчезают, и остаются лишь такие, как ²³⁰Th, ²³¹Pa и ²²⁶Ra. Долгоживущие радиоактивные элементы образуют вторичные отложения, например, черные глины и водные источники, содержащие радий.

Радий содержится в почвах, в воде морей и рек. Вследствие ши­рокой распространенности радия в природе в водоемах и воздухе содержатся продукты его распада – изотопы радона (эманации) – радон, торон и актинон. Во взвешенном состоянии в воздухе или в растворенном состоянии в воде имеются продукты распада эма­нации: изотопы таллия, свинца, висмута, полония и астата.

Из почвы природные радиоактивные элементы попадают в рас­тения, а из растений в животные организмы. Содержание урана в растениях составляет 10^-5–10^-8%, радия – 10-12%. Содержание радия в животных организмах порядка 10^-13%.

В радиоактивных семействах и, следовательно, в рудах урана и тория есть изотопы элементов с порядковыми номерами 85 и 87.

Кроме урана, тория и продуктов их распада в природе найде­ны радиоактивные изотопы таких химических элементов, как, на­пример, калий, кальций, рубидий, олово и др. (табл. 5.1).

Следовательно, многие химические элементы обладают радио­активностью. Среднее содержание их в земной коре составляет около 0,1%. Поэтому в растениях и животных наряду с небольшим содержанием урана, тория, радия и продуктов их распада содержатся радиоактивные изотопы других химических элементов, например значительные количества радиоактивного изотопа калия ⁴⁰К.