Состояние радиоактивных изотопов в твердом веществе.

В опытах И. Кюрн в 1906 г. было показано, что радиоактивные изо­топы, образующиеся при распаде радона в воздухе, входят в сос­тав агрегатов (аэрозолей), кото­рые способны осаждаться под действием силы тяжести. Это подтверждается опытами Шамье, в которых было установлено, что на фотопластинках, находящихся в воздухе, содержащем радон, появляются звездообразные следы α-частиц, которые могут быть только результатом α-распада ра­диоактивных изотопов, входящих в один агрегат. Кроме того, ра­диоактивные изотопы были выделены из воздуха, содержащего ра­дон, центрифугированием. Частицы аэрозолей можно наблюдать также с помощью ультрамикроскопа.

Аэрозоли образуются более интенсивно в среде полярных га­зов и паров (хлористого водорода, паров воды и т. п.).

Радиоактивные изотопы могут находиться в воздухе не только за счет распада радона. Они попадают в атмосферу при выпари­вании радиоактивных веществ, перегонке, нагревании растворов и при других химических операциях. Они появляются в атмосфере также в результате эманирования образцов и последующего распа­да эманации или при газовыделении. Благодаря протеканию в ат­мосфере ряда ядерных реакций (см. гл. 9) в ней образуются веще­ства, содержащие ¹⁴С и ³Н. Радиоактивный распад, происходящий в конденсированных системах, тоже приводит к появлению в воз­духе радиоактивных веществ в результате явления отдачи. При этом в газовую фазу переходят атомы отдачи или целые агрега­ты, отрывающиеся от основной массы радиоактивного вещества. Это особенно характерно для α-излучающих препаратов полония, плутония, америция и т. п. Поэтому тонкие слои α-излучающих препаратов теряют свою активность не только за счет радиоактив­ного распада, но и вследствие явления отдачи. Особенно интенсив­но этот процесс идет в вакууме. Существенным источником попа­дания радиоактивных изотопов в атмосферу являются ядерные взрывы.

Во многих случаях при всех перечисленных процессах образу­ются радиоактивные аэрозоли. Таким образом, в газовой фазе радиоактивные вещества могут находиться в молекулярно-дисперсном состоянии и в виде аэрозолей.

Для исследования состояния радиоактивных веществ в газовой среде применимы методы, аналогичные методам исследования в растворе: центрифугирование, ультрафильтрация, адсорбция, авто­радиография, диффузия, электрохимические методы, седиментация, электронная микроскопия и др.

Исследования показали, что радиоактивные аэрозоли представ­ляют собой агрегаты из атомов или молекул, содержащих радиоак­тивный изотоп, в ряде случаев окруженные полярными молекула­ми веществ, находящихся в газовой среде вместе с радиоактивным изотопом. Образование аэрозолей происходит также при адсорб­ции молекул (атомов) радиоактивных веществ на посторонних ча­стицах, находящихся в газах.

Вследствие радиоактивного распада и явления отдачи происхо­дит уменьшение размеров и разрушение частиц аэрозолей со вре­менем.

Как и в жидкой фазе, в газовой среде частицы аэрозолей и ра­диоактивные атомы имеют заряд, благодаря которому происходит их осаждение в постоянном электрическом поле. Так, в результате радиоактивного распада радона и его дочерних продуктов радиоак­тивные изотопы полония, висмута, свинца и других элементов вследствие явления отдачи (см. главу 7) образуются в заряжен­ном состоянии и осаждаются главным образом на катоде источника постоянного напряжения.