Физические основы получения атомной энергии - страница 13

Гамма-лучи распространяются из радиоактивного вещества во всех направлениях, вследствие чего их интенсивность сильно уменьшается с расстоянием; при увеличении расстояния в 2 раза интенсивность уменьшится в 4 раза, при увеличении расстояния в 5 раз — в 25 раз.

Чем объясняется радиоактивность? Каково происхождение радиоактивных лучей?

В результате многолетних исследований было установлено, что радиоактивность — ядерный процесс, что испускание радиоактивных лучей является следствием сложных превращений, испытываемых ядрами атомов радиоактивных веществ. Оказалось, что ядра урана, радия, полония и других радиоактивных элементов недостаточно прочны и поэтому сами без всякого внешнего воздействия последовательно превращаются в более простые и устойчивые ядра атомов других элементов. Подобные самопроизвольные превращения ядер атомов одних элементов в ядра атомов других элементов называются радиоактивным распадом. В куске урана, например, сложные и недостаточно устойчивые ядра его атомов постепенно (то одно, то другое) самопроизвольно превращаются в несколько более прочные ядра тория, выбрасывая при этом альфа-частицу.

Подобным же образом ядра радия, испуская альфа-частицу, самопроизвольно превращаются в ядра атомов тяжелого инертного газа — радона.

Радиоактивный распад с испусканием альфа-частиц называют альфа-распадом, а сами вещества, распадающиеся таким путем, — альфа-активными. Уран, радий, полоний и другие преимущественно тяжелые элементы являются альфа-активными веществами.

Распад многих других радиоактивных веществ сопровождается испусканием бета-частиц и называется бета-распадом. Так, например, ядро актиния самопроизвольно превращается в ядро тория, выбрасывая бета-частицу. Вещества, распадающиеся с испусканием бета-частицы, называются бета-активными.

Искусственные радиоактивные вещества обладают обычно бета-активностью, но среди них встречаются такие вещества, ядра которых при своем распаде испускают «антиэлектроны», то есть положительно заряженные электроны, называемые позитронами. Соответственно этому различают электронный бета-распад, свойственный многим бета-активным атомам, и позитронный бета-распад, встречающийся у искусственно-радиоактивных атомов.

Существуют и такие Вещества, которые обладают одновременно и альфа- и бета-активностью.

Что касается гамма-лучей, то испускание их представляет собой процесс, обычно сопровождающий альфа- и бета-распад атомных ядер.

Атомные ядра, получающиеся при распаде большинства радиоактивных веществ, оказываются в свою очередь радиоактивными и распадаются дальше. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не образуется, наконец, устойчивое ядро нерадиоактивного элемента. Цепочки радиоактивных превращений оказались весьма длинными и сложными, но все же удалось в них разобраться. Установлено, что почти все естественные радиоактивные элементы образуют всего четыре радиоактивных ряда или семейства. У каждого семейства имеется свой родоначальник; остальные же элементы — продукты его последовательного радиоактивного распада, связанные между собой по происхождению. Эти семейства следующие:

1. Семейство урана — радия, родоначальником которого является уран с атомным весом 238 (уран 238), одним из главных представителей — радий и конечным продуктом — нерадиоактивный свинец с атомным весом 206 (свинец 206).

2. Семейство тория; его родоначальник — торий 232, конечный стабильный продукт — свинец 208.

3. Семейство урана — актиния; его родоначальник — одна из разновидностей урана (уран 235), один из представителей — актиний и конечный стабильный продукт — свинец 207.

4. Семейство нептуния, открытое в 1947 г.; его родоначальник — плутоний 241, конечный стабильный продукт — висмут 209.

Семейство урана — радия схематически дано на рис. 9, где по горизонтальной оси отложен порядковый номер элемента в системе Менделеева (атомный номер), а по вертикальной оси — атомный вес.

Цепочка радиоактивных превращений начинается здесь с урана 238 (_>92U^>238) и тянется в направлении, обозначенном стрелками, к свинцу 206.