Радиоактивные ряды урана и тория, их открытие.

Естественные радиоактивные элементы распространены на Земле в ничтожных количествах и содержатся в твердых породах земной коры, в воздухе, в воде, а также в растительных и животных организмах. Они вошли в состав Земли с самого ее образования. Их можно разделить на две категории: первичные и космогенные. Первичные подразделяются на две группы. Первая группа включает 43 радионуклида трех семейств (рядов) радиоактивных элементов:

1. Семейство урана-238, родоначальником которого является ²³⁸U (Т_1/2 = 4,51×10⁹ лет);

2. Семейство урана-235, родоначальником которого является ²³⁵U (Т_1/2 = 7,13×10⁸ лет);

3. Семейство тория, родоначальником которого является ²³²Th (Т_1/2 = 1,41×10¹⁰ лет).

Радиоактивные семейства - цепочки элементов, самопроизвольно образующихся один из другого в результате радиоактивного распада. Конечными продуктами распада в каждом семействе является свинец, соответственно семействам ²⁰⁶Pb, ²⁰⁷Pb, ²⁰⁸Pb. Радионуклиды этой группы называют также тяжелыми естественными радионуклидами. В природе ранее существовало четвертое радиоактивное семейство нептуния– ряд ²³⁷Np (Т_1/2 = 2,14^. 10⁶ лет), все члены которого в естественных условиях уже распались.

Изотопы урана и тория являются родоначальниками трех семейств радиоактивных элементов.

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.

Торийоткрыт 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. Период полураспада ²³²Th равен 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.

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.5.2. Выкуривание 10 сигарет в день удваивает поступление .