Основні закони радіоактивного розпаду

Радіоактивний розпад - явище статичне. Величиною, яка характеризує розпад певного радіоцикла, є константа (стала) розпаду, яка показує, яка частка ядер розпадається за одиницю часу.

Розмірність сталої розпаду виражається в обернених одиницях часу, що вказує зменшення кількості радіоактивних ядер в часі.

Основний закон радіоактивного розпаду формулюється так: за одиницю часу t розпадається одна і та ж частка наявних ядер.

Математично закон виражається рівнянням:

Nt=N₀ ∙ e-dt,

де Nt - кількість радіоактивних ядер, що залишились після того, як минув час t, N₀ - вихідна кількість радіоактивних ядер в момент часу t=0(N₀>Nt), е - основна стала радіоактивного розпаду, t - проміжок часу, рівний t-t₀.

Для характеристики швидкості розпаду радіоактивного елемента замість сталої розпаду використовують період піврозпаду [T(1∕2)]- це час, протягом якого розпадається половина вихідної кількості радіоактивних ядер, і визначають його за формулою

T(1∕2)=0,693∕a.

Таким чином, число ядер радіоактивного ізотопа зменшується з часом за експоненціальним законом. Графічно закон радіоактивного розпаду виражається експоненціальною кривою.

Таким чином, радіоактивні елементи відрізняються між собою типом випромінювання енергії, швидкого розпаду. Наприклад, радіоактивні ізотопи стронцію Sr-89; Sr-90 мають однакові хімічні властивості, але відрізняються між собою періодом піврозпаду (Sr- 90 T 1/2=28,6 років, Sr-89 T 1/2=50,55 доби), середню енергію бета- частинок (Sr-90=196 КеВ/розп; Sr-89=582 КеВ/розп.), граничною енергію спектра (Sr-90=546 кеВ; Sr-89=580 і 1489 кеВ) і т.д. У одного і того ж елемента (наприклад стронцію) можуть бути ізотопи тільки бета-випромінювачі (Sr-90) і тільки гамма- випромінювачі (Sr-85,Sr-92), а в іншого (наприклад, цезію) вони можуть бути як бета -, так і гамма-випромінювачі (Cs - 134, Cs - 137). Багато альфа-випромінювачів одночасно випускають гамма- випромінювання.

Переважна більшість радіонуклідів в природі знаходяться в ультрамалих кількостях і утворюють ультрарозбавлені системи. Поведінка радіонуклідів в таких системах [< 10^-7 моль/л] істотно відрізняється від поведінки макроконцентрації елементів ізотопами. Визначальними можуть бути не стільки хімічні властивості елемента, скільки фізико-хімічний стан радіонукліда (дисперсність, склад частинок, ступінь окислення), а також особливості середовища. Енергетика процесів ядерних перетворень також буде впливати на міграцію радіонуклідів.

2.10.4.