скольку при этом остается все меньше вещества атмосферы, играющего роль защитного экрана за счет взаимодействия с космическим излучением.

Земная радиация. Самые долгоживущие природные радиоактивные изотопы — 232Th и 238U, а также 235U (периоды полураспада Т1/2 этих радиоактивных изотопов равны (1,4 1010), (4,5 109) и (7 108) лет соответственно). Эти радионуклиды являются родоначальниками трех радиоактивных рядов: ряда тория (232Th), ряда урана (238U) и ряда актиния (235U). В результате радиоактивного распада этих радионуклидов образуется ряд короткоживущих радиоактивных изотопов различных химических элементов. Некоторые из них в тех или иных количествах содержатся в животных и растительных организмах. К таким радионуклидам относятся, например, 210Ро, 210Pb, 226Ra, 230Th, периоды полураспада которых составляют 138,4 дня, 22 года, 1600 лет и 8 104 лет соответственно. Несмотря на сравнительно небольшое время жизни, эти изотопы относятся к природным, т. к. они могут быть получены из урановых и ториевых минералов, откуда попадают в почву, воду и далее — в животные и растительные организмы. В природе существуют также радиоактивные изотопы 40K с перио-

дом полураспада T1/2 = 1,26 1010 лет и рубидия 87Rb с T1/2 = 5 1010 лет. Что касается чрезвычайно важного с точки зрения биологии радионуклида 14С с пе-

риодом полураспада T1/2 = 5 730 лет, то его образование связывают с протеканием реакций под воздействием космического излучения в верхних слоях атмосферы. Нейтроны, образовавшиеся при взаимодействии космических лучей с молекулами газов земной атмосферы, взаимодействуют с молекулами азота, в результате чего ежегодно образуется ~ 3,4 1026 ядер изотопа углерода 14С:

Таким образом, современную природную радиоактивность Земли определяют в основном радионуклиды 238U, 235U, 232Th и 40K, радиоактивный распад которых сопровождается α- и β-излучением.

3. Радиоактивность и законы радиоактивного распада

Рассмотрим простейший случай, в котором радионуклид G, испуская частицу X, превращается в стабильный нуклид Z:

G → Z + X.

При этом число распадающихся в единицу времени атомов пропорционально числу имеющихся атомов N:

–dN/dt = λN.

Коэффициент пропорциональности λ называется постоянной распада, он имеет размерность с–1. Интегрирование последнего уравнения при условии, что в начальный момент времени (t = 0) количество радиоактивных ядер составляет N0, приводит к уравнению

N = N0 e–λt.

Промежуток времени, в течение которого распадается половина данного количества радиоактивного нуклида, называется периодом полураспада Т1/2. Радионуклиды, известные в настоящее время, характеризуются значениями Т1/2 в диапазоне от 10–7 с до 1011 лет.

105

Под средним временем жизни τ = 1/λ подразумевают промежуток времени, в течение которого число имевшихся атомов уменьшается в е раз.

Важная характеристика радионуклида — активность А. Это мера количества радиоактивного вещества, которая представляет собой число распадов в единицу времени:

A = –dN/dt = λN = A0 e–ln2/T1/2,

где А0 — активность в начальный момент времени (t = 0).

Единицей активности является беккерель (Бк). Он равен активности радионуклида, в котором за 1 с происходит 1 акт распада. Внесистемная единица активности — кюри (Ки); это активность 1 г R88226; 1 Kи = 3,7 1010 Бк.

Выводы

•Излучение называют ионизирующим, если, проходя через среду, оно вызывает ее ионизацию. По своей природе ионизирующее излучение бывает фотонное и корпускулярное.

•Фотонное излучение представляет собой электромагнитное ионизирую-

щее излучение. Оно включает в себя γ-излучение и рентгеновское излучение.

• Корпускулярное излучение — это ионизирующее излучение, состоящее из частиц с массой, отличной от нуля. К основным типам относятся β-излучение, протонное излучение, нейтронное излучение, дейтронное излучение, α-излучение.

•Основные величины, характеризующие ионизирующие излучения: поглощенная доза излучения D, эквивалентная доза Н.

•К естественным источникам излучения относятся космические лучи и земная радиация.

•Радиоактивность А — мера количества радиоактивного вещества, которая представляет собой число распадов в единицу времени и измеряется в беккерелях.

Контрольные вопросы и задания

1.К какому виду излучения относится γ-излучение?

2.К какому виду излучения относится α-излучение?

3.Какое из вышеназванных излучений обладает большей ионизирующей способно-

стью?

4.В каких единицах измеряется эквивалентная доза H?

5.Какие органы человека наиболее уязвимы для ионизирующих излучений?

6.Какой параметр измеряется в кюри и беккерелях?

7.Напишите формулу для определения среднего времени жизни τ радионуклида.

8.Что такое постоянная распада?

106