Radioaktiiviset hajoamissarjat

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun

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.[1] 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.[1]

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)[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Toriumsarjaan kuuluvat seuraavat nuklidit.[1] Taulukossa kirjain 'a' tarkoittaa juliaanista vuotta (365,25 vuorokautta).

Decay Chain of Thorium.svg
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)[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Uraani- eli radiumsarjaan kuuluvat seuraavat nuklidit:[1]

Decay chain(4n+2, Uranium series).PNG
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)[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aktiniumsarjaan kuuluvat seuraavat nuklidit:[1]

Decay scheme U235.png
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)[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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

Decay Chain(4n+1, Neptunium Series).svg
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 . .

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b c d e Luonnon radioaktiivisia aineita sisältävät mineraalit (pdf) Säteilyturvakeskus. Viitattu 19.7.2011.