Radioaktiiviset hajoamissarjat

Radioaktiiviset hajoamissarjat ovat radioaktiivisten isotooppien muodostamia sarjoja, joissa yhden nuklidin hajotessa syntyy toinen ydin, joka edelleen on radioaktiivinen, kunnes lopulta päädytään vakaaseen ytimeen.

Aine, joka syntyy radioaktiivisen aineen hajotessa, saattaa edelleen olla radioaktiivinen, samoin kuin sen hajoamistuote. Suurin osa luonnossa esiintyvistä radioaktiivisista aineista kuuluukin johonkin kolmesta hajoamisketjusta, joista käytetään tunnetuimpien jäsentensä mukaan nimityksiä toriumsarja, uraanisarja (tai radiumsarja) sekä aktiniumsarja. Kukin näistä päättyy stabiiliin lyijyisotooppiin. Toriumsarjan kaikkien jäsenten massa­luvut ovat muotoa 4n, radiumsarjan 4n+2 ja aktiniumsarjan 4n+3. Kukin sarja alkaa hyvin pitkäikäisestä isotoopista, joita on säilynyt Maan syntymisestä sakka. Neljäs hajoamissarja, neptuniumsarja, jossa massaluvut ovat muotoa 4n+1, alkaa neptuniumisotoopista Np-237. Koska se kuitenkin on suhteellisen lyhytikäinen, ei sen jäseniä enää esiinny luonnossa, lukuun ottamatta niistä viimeistä, vismuttia Bi-209, jota aikaisemmin pidettiin stabiilina. Nyttemmin on kuitenkin todettu, että sekin on hyvin heikosti radioaktiivinen puoliintumis­ajan ollessa 1,9×10¹⁹ vuotta, ja se hajoaa edelleen talliumiksi Tl-205.

Luonnossa esiintyy myös useita näihin ketjuihin kuulumattomia, kevyempien alkuaineiden radioaktiivisia isotooppeja. Niistä jotkin syntyvät kosmisen säteilyn vaikutuksesta, kuten Hiili-14 eli ns. radiohiili, toiset taas kuten kaliumisotooppi Kalium-40 ovat niin pitkäikäisiä, että siitä määrästä, mikä niitä oli Maan muodostuessa, on vielä merkittävä osa jäljellä.

Joskus samakin ydin saattaa hajota joko alfa- tai beeta­hajoamisella, jolloin syntyy sekaisin kahta eri hajoamistuotetta. Alla olevista taulukoista on kuitenkin jätetty pois sellaiset hajoamisketjujen sivuhaarat, joiksi pienempi osa kuin 0,0001 % edellisestä aineesta hajoaa. Luovutettuun energiaan on laskettu kaikkien emittoituneiden hiukkasten sekä jäljelle jäävän ytimen liike-energia (elektronien, alfa­hiukkasten, gamma­kvanttien, neutriinojen, Augerin elektronien ja röntgensäteilyn).

Toriumsarja (4n-sarja)

Toriumsarjaan kuuluvat seuraavat nuklidit. Taulukossa kirjain 'a' tarkoittaa juliaanista vuotta (365,25 vuorokautta).

nuklidi	hajoamistapa	puoliintumisaika	luovutettu energia, MeV	hajoamistuote
232Th	α	1,405·1010 a	4,081	228Ra
228Ra	β-	5,75 a	0,046	228Ac
228Ac	β-	6,15 h	2,124	228Th
228Th	α	1,9116 a	5,520	224Ra
224Ra	α	3,6319 d	5,789	220Rn
220Rn	α	55,6 s	6,404	216Po
216Po	α	0,145 s	6,906	212Pb
212Pb	β-	10,64 h	0,570	212Bi
212Bi	β- 64,06 % α 35,94 %	60,55 min	2,252 6,208	212Po 208Tl
212Po	α	299 ns	8,955	208Pb
208Tl	β-	3,053 min	4,999	208Pb
208Pb	.	stabiili	.	.

Radiumsarja (4n+2 -sarja)

Uraani- eli radiumsarjaan kuuluvat seuraavat nuklidit:

nuklidi	hajoamistapa	puoliintumisaika	luovutettu energia, MeV	hajoamistuote
238U	α	4,468·109 a	4,270	234Th
234Th	β-	24,10 d	0,273	234Pa
234mPa	β- (noin 0,16 % muuttuu vakaampaan muotoon 234Pa, jonka puoliintumisaika on 6,70 h)	1,17 min	2,197	234U
234U	α	245500 a	4,859	230Th
230Th	α	75380 a	4,770	226Ra
226Ra	α	1602 a	4,871	222Rn
222Rn	α	3,8235 d	5,590	218Po
218Po	α 99,98 % β- 0,02 %	3,10 min	6,115 0,265	214Pb 218At
218At	α 99,90 % β- 0,10 %	1,6 s	6,874 2,883	214Bi 218Rn
218Rn	α	35 ms	7,263	214Po
214Pb	β-	26,8 min	1,024	214Bi
214Bi	β- 99,98 % α 0,02 %	19,9 min	3,272 5,617	214Po 210Tl
214Po	α	0,1643 ms	7,883	210Pb
210Tl	β-	1,30 min	5,484	210Pb
210Pb	β-	22,3 a	0,064	210Bi
210Bi	β- 99,99987 % α 0,00013 %	5,013 d	1,426 5,982	210Po 206Tl
210Po	α	138,376 d	5,407	206Pb
206Tl	β-	4,199 min	1,533	206Pb
206Pb	-	stabiili	-	-

Aktiniumsarja (4n+3 -sarja)

Aktiniumsarjaan kuuluvat seuraavat nuklidit:

nuklidi	hajoamistapa	puoliintumisaika	luovutettu energia, MeV	hajoamistuote
239Pu	α	2,41·104 a	5,244	235U
235U	α	7,04·108 a	4,678	231Th
231Th	β-	25,52 h	0,391	231Pa
231Pa	α	32760 a	5,150	227Ac
227Ac	β- 98,62 % α 1,38 %	21,772 a	0,045 5,042	227Th 223Fr
227Th	α	18,68 d	6,147	223Ra
223Fr	β-	21,8 min	1,149	223Ra
223Ra	α	11,43 d	5,979	219Rn
219Rn	α	3,96 s	6,946	215Po
215Po	α 99,99977 % β- 0,00023 %	1,781 ms	7,527 0,715	211Pb 215At
215At	α	0,1 ms	8,178	211Bi
211Pb	β-	36,1 min	1,367	211Bi
211Bi	α 99,724 % β- 0,276 %	2,14 min	6,751 0,575	207Tl 211Po
211Po	α	516 ms	7,595	207Pb
207Tl	β-	4,77 min	1,418	207Pb
207Pb	.	stabiili	.	.

Neptuniumsarja (4n+1 -sarja)

Neptuniumsarjan nuklideista vain Bi-209 ja Tl-205 esiintyvät luonnossa.

nuklidi	hajoamistapa	puoliintumisaika	luovutettu energia, MeV	hajoamistuote
241Pu	β-	14,4 a	0,021	241Am
241Am	α	432,7 a	5,638	237Np
237Np	α	2,14·106 a	4,959	233Pa
233Pa	β-	27,0 d	0,571	233U
233U	α	1,592·105 a	4,909	229Th
229Th	α	7,54·104 a	5,168	225Ra
225Ra	β-	14,9 d	0,36	225Ac
225Ac	α	10,0 d	5,935	221Fr
221Fr	α	4,8 min	6,3	217At
217At	α	32 ms	7,0	213Bi
213Bi	α	46,5 min	5,87	209Tl
209Tl	β-	2,2 min	3,99	209Pb
209Pb	β-	3,25 h	0,644	209Bi
209Bi	α	1,9·1019 a	3,14	205Tl
205Tl	.	stabiili	.	.