Занимательная радиация

А кстати, что это такое – период полураспада? Дело в том, что все радионуклиды тем и отличаются от стабильных изотопов, что их ядра неустойчивы, нестабильны. Рано или поздно они распадаются – это и называется радиоактивным распадом. При этом радионуклиды превращаются в другие изотопы и, самое главное, испускают эти самые ионизирующие излучения. Так вот, различные радионуклиды нестабильны в разной степени. Одни распадаются очень медленно, в течение сотен, тысяч, миллионов и даже миллиардов лет. Их называют долгоживущими радионуклидами. Например, все природные изотопы урана – долгоживущие. А есть короткоживущие радионуклиды, они распадаются быстро: в течение секунд, часов, суток, месяцев. Но радиоактивный распад всегда происходит по одному и тому же закону (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Закон радиоактивного распада

Сколько бы радионуклида мы ни взяли (тонну или миллиграмм) половина этого количества всегда распадается за одинаковый (для данного радионуклида) промежуток времени. Его-то и называют периодом полураспада и обозначают: Т_1/2.

Повторим: этот временной промежуток уникален и неизменен для каждого радионуклида. Можно делать что угодно с тем же стронцием-90: нагревать, охлаждать, сжимать под давлением, облучать лазером – всё равно половина любой порции стронция распадётся за 29,1 лет; половина оставшегося количества – ещё в течение 29,1 лет и так далее. Считается, что через 20 периодов полураспада радионуклид исчезает полностью.

Очевидно, чем быстрее распадается радионуклид, тем он более радиоактивен. Ведь каждый распад сопровождается выбросом одной порции ионизирующего излучения – альфа- или бета-частицы, иногда «в сопровождении» гамма-излучения («чистого» гамма-распада в природе не существует).

Но что значит «большая» или «маленькая» радиоактивность, в чём её измерить? Для этой цели используют понятие активность. Активность позволяет оценить интенсивность радиоактивного распада в цифрах. Если в секунду происходит один распад, говорят: активность радионуклида равна одному беккерелю (1 Бк). А раньше использовали намного более крупную единицу – кюри: 1 Ки = 37 миллиардов Бк.

Конечно, сравнивать следует одинаковые количества разных радионуклидов, например 1 кг или 1 мг. Активность единицы массы радионуклида называют удельной активностью. Вот она-то, эта самая удельная активность, обратно пропорциональна периоду полураспада данного радионуклида (так, надо передохнуть).

Давайте сравним эти характеристики для самых известных радионуклидов (таблица 2.1).

Так почему же всё-таки стронций-90? Вроде бы ничем особенным не выделяется. Так, серединка на половинку. Как раз в этом-то всё дело!

Сначала попробуем ответить на один (сразу предупреждаю) провокационный вопрос. Какие радионуклиды опаснее: короткоживущие или долгоживущие? Так, мнения разделились.

С одной стороны, опаснее короткоживущие: ведь они более активны. А с другой стороны, такие изотопы распадаются быстро – и проблема радиации исчезает.

Кто постарше, помнит: сразу после чернобыльской аварии больше всего шума было вокруг радиоактивного йода. Короткоживущий йод-131 подорвал здоровье многих чернобыльцев. Зато сегодня с этим радионуклидом проблем нет. Уже через полгода после аварии весь выброшенный из реактора йод-131 распался, даже следа не осталось.

Теперь о долгоживущих изотопах. Их период полураспада может составлять миллионы и миллиарды лет. Такие нуклиды малоактивны. Поэтому в Чернобыле не было, нет, и не будет проблем с радиоактивным загрязнением территорий ураном. Хотя по массе выброшенных из реактора химических элементов лидировал именно уран – с большим отрывом. Но кто же измеряет радиацию в тоннах? По активности, по беккерелям уран не представляет серьёзной опасности. Слишком долгоживущий.

И вот теперь мы подошли к ответу на вопрос о стронции-90. У этого изотопа самый «противный» период полураспада – 29 лет. Этот срок соизмерим с продолжительностью жизни человека. Стронций-90 достаточно долгоживущий, чтобы загрязнить территорию на десятки и сотни лет. И в то же время не настолько долгоживущий, чтобы иметь низкую удельную активность. По значению периода полураспада к стронцию очень близок цезий-137 (30 лет). Вот почему при радиационных авариях именно эта «сладкая парочка» создаёт большую часть «долгоиграющих» проблем. Кстати, в негативных последствиях чернобыльской аварии гамма-активный (потерпите три странички) цезий виновен сильнее чистого бета-излучателя стронция.

А пройдет лет шестьсот – и в зоне чернобыльской аварии не останется ни цезия, ни стронция. И на первое место выйдет… вы уже догадались, верно? Плутоний.

Но мы ещё далеки от понимания главной проблемы – опасности разных радионуклидов для здоровья. Ведь период полураспада, как и удельная активность, напрямую с такой опасностью не связан. Эти свойства характеризуют лишь сам радионуклид.