Радионуклид
Радионуклид ( радиоактивный нуклид , радиоизотоп или радиоактивный изотоп ) — это нуклид , обладающий избыточной ядерной энергией, что делает его нестабильным. Эта избыточная энергия может быть использована одним из трех способов: испускается ядром в виде гамма-излучения ; передается одному из его электронов , чтобы высвободить его в качестве конверсионного электрона ; или используется для создания и испускания новой частицы ( альфа-частицы или бета-частицы ) из ядра. Говорят, что во время этих процессов радионуклид подвергается радиоактивному распаду . [1]Эти выбросы считаются ионизирующим излучением , потому что они достаточно мощные, чтобы высвободить электрон из другого атома. Радиоактивный распад может привести к образованию стабильного нуклида или иногда к образованию нового нестабильного радионуклида, который может подвергнуться дальнейшему распаду. Радиоактивный распад — это случайный процесс на уровне отдельных атомов: невозможно предсказать, когда распадется один конкретный атом. [2] [3] [4] [5] Однако для набора атомов одного нуклида скорость распада и, следовательно, период полураспада ( t 1/2 ) для этого набора можно рассчитать на основе их измеренного распада. константы. Диапазон периодов полураспада радиоактивных атомов не имеет известных ограничений и охватывает временной диапазон более 55 порядков.
Радионуклиды встречаются в природе или искусственно производятся в ядерных реакторах , циклотронах , ускорителях частиц или генераторах радионуклидов . Существует около 730 радионуклидов с периодом полураспада более 60 минут (см. список нуклидов ). Тридцать два из них являются первичными радионуклидами .которые были созданы до образования земли. По крайней мере, еще 60 радионуклидов можно обнаружить в природе либо как дочерние элементы первичных радионуклидов, либо как радионуклиды, образующиеся в результате естественного образования на Земле космической радиации. Более 2400 радионуклидов имеют период полураспада менее 60 минут. Большинство из них производятся только искусственно и имеют очень короткий период полураспада. Для сравнения, существует около 252 стабильных нуклидов . (Теоретически только 146 из них стабильны, а остальные 106, как полагают, распадаются посредством альфа-распада , бета-распада , двойного бета-распада , электронного захвата или двойного электронного захвата .)
Все химические элементы могут существовать в виде радионуклидов. Даже самый легкий элемент, водород , содержит хорошо известный радионуклид тритий . Элементы тяжелее свинца , а также элементы технеций и прометий существуют только в виде радионуклидов. (Теоретически элементы тяжелее диспрозия существуют только в виде радионуклидов, но некоторые такие элементы, такие как золото и платина , стабильны при наблюдениях , и их периоды полураспада не определены).
Незапланированное облучение радионуклидами, как правило, оказывает вредное воздействие на живые организмы, включая людей, хотя низкие уровни облучения происходят естественным образом без вреда. Степень вреда будет зависеть от характера и степени производимого излучения, количества и характера воздействия (близкий контакт, вдыхание или проглатывание) и биохимических свойств элемента; с повышенным риском рака самое обычное последствие. Однако радионуклиды с подходящими свойствами используются в ядерной медицине как для диагностики, так и для лечения. Индикатор визуализации, изготовленный из радионуклидов, называется радиоактивным индикатором . Фармацевтический препарат , изготовленный из радионуклидов, называется радиофармпрепаратом .
На Земле природные радионуклиды делятся на три категории: первичные радионуклиды, вторичные радионуклиды и космогенные радионуклиды.
Многие из этих радионуклидов существуют в природе лишь в следовых количествах, включая все космогенные нуклиды. Вторичные радионуклиды будут встречаться пропорционально их периодам полураспада, поэтому короткоживущие будут очень редки. Например, полоний можно найти в урановых рудах в количестве около 0,1 мг на метрическую тонну (1 часть на 10 10 ). [7] [8] Другие радионуклиды могут встречаться в природе в практически не поддающихся обнаружению количествах в результате редких событий, таких как спонтанное деление или необычные взаимодействия космических лучей.
