Детектори іонізуючих випромінювань, дозиметричні і радіометричні прилади

Доза за рік, яка зумовлена випромінюванням ряду урану, дорівнює  , що складає 52% від загальної річної дози, яку отримує людина від природних джерел, при цьому доза зовнішнього опромінення складає  .

 

Рис.6.1.

 

Родоначальником ряду торію є  . Радіонукліди цього ряду задовільняються співвідношенням (8) при  , тобто  .   є альфа-активним і має період піврозпаду   років. Цей нуклід як і  , попав в тверді породи під час їх утворення і до цього часу відбувається його розпад. Схема перетворень в ряді показана на рис.2.

Користуючись формулою (7) можна порівняти активність в рядах торію і урану. Маємо

 ,                                                    (6.10.)

де індекс 1 відноситься до ряду урану, 2-до ряду торію. Можна вважати, що в земній корі ядер торію приблизно в 2 рази більше, ніж ядер урану. Тоді  . Так що активність в ряді торію дещо менша, ніж в ряді урану.

В результаті ряду альфа- і бета-розпадів в цьому ряді також утворюється ізотоп радію  . Останній має період піврозпаду 3,64 доби і при цьому розпаді утворюється ізотоп радону, який називається тороном

 .                                    (6.11.)

Цей ізотоп радону також виходить з грунту і порід в повітря, але вихід його менш значний, ніж в ряді урану, оскільки торон має малий період піврозпаду (54,5с). Оскільки періоди піврозпаду радію і радону в ряді торію набагато менші, ніж в ряді урану, то біологічне значення ряду торію з точки зору внутрішнього опромінення набагато менше, ніж ряду урану.

Загальна доза, яку отримує людина в результаті випромінювання радіонуклідів ряду торію, дорівнює  , що складає 16% від річної дози, яку отримує людина від природних джерел. При цьому доза зовнішнього опромінення дорівнює  . Основними гама-випромінювачами ряду є продукти розпаду  :  ,  ,  , а також  , який в ряду стоїть попереду торону.

Ряд актиноурану починається з  , який є альфа-активним і має період піврозпаду  років. Цей радіонуклід також попав в тверді породи під час їх утворення і до цього часу відбувається його розпад. Оскільки цей нуклід має дещо менший період піврозпаду, ніж  , то під час утворення твердих порід відносна кількість актиноурану була більшою, ніж є зараз (0,72%). Даний ряд є рядом з   згідно з формулою (8) і закінчується стабільним ізотопом  . Схема перетворень ряду показана на рис.3.

 

Рис.6.2

 

У цьому ряді також утворюється ізотоп радію  , в результаті розпаду якого ( ) утворюється ізотоп радону – актинон

 .                                    (6.12.)

Виділення актинону в зовнішнє повітря з грунту і гірських порід незначне, оскільки в нього малий період піврозпаду ( ).

Користуючись формулою (10) можна оцінити активнність в ряді актиноурану   по відношенню до активності в ряді урану  

 .            (6.13.)

З (13) видно, що активність в ряді актиноурану складає приблизно 5% від активності в ряді урану. Тому з точки зору зовнішнього і внутрішнього опромінення вклад цього ряду малий.

Ряд нептунію є ряд з   за формулою (8). Родоначальником є трансурановий елемент  . Він альфа-активний і має період піврозпаду  років. Якби даний нуклід постійно не утворювався в природі, то за час існування твердих порід ( років) він вже б розпався майже повністю.   постійно утворюється при опроміненні   швидкими нейтронами. Нейтрони утворюються внаслідок спонтанного поділу і поділу під дією нейтронів ядер урану. При такому поділі звільняються 2-3 нейтрони. Реакція взаємодії ядра   з нейтроном має наступний вигляд

 .                               (6.14.)

  бета “-“ активний (період піврозпаду   доби)

 .                               (6.15.)

Вимірювання показують, що на 1 г урану є  г  . Це дає можливість порівняти активність в ряді нептунію за формулою (10)   з активністю в ряді урану. Якщо знехтувати різницею в масових числах урану і  , то   і отримаємо

 .            (6.16.)

З (16) випливає, що ряд нептунію не може відігравати помітної ролі в опроміненні живих організмів.

Закінчується ряд нептунію стабільним ізотопом вісмуту  . Схема перетворень в цьому ряді представлена на рис.4.

З наведених вище даних випливає, що найбільше