Глава 3

ПЕРВИЧНЫЕ РАДИОНУКЛИДЫ. ГЕОХИМИЯ УРАНА
И ТОРИЯ








Вероятно, не существует земного вещества, в котором не было бы урана и тория и их продуктов разложения.

В.И. Вернадский

Мы имеем, таким образом, ясное разделение U и Th геохимическими процессами: уран уходит из магм в легколетучих соединениях и выделяется в гидротермальных жилах (настураны) без тория.

В.И. Вернадский

3.1. ПЕРВИЧНЫЕ РАДИОНУКЛИДЫ

В настоящее время известно более 230 типов радиоактивных ядер, имеющих естественное происхождение. В сумме они составляют сравнительно небольшую долю в земном веществе - немногим более 0,01% по массе. Встречающиеся на Земле радионуклиды можно разделить на четыре основные группы в соответствии с их происхождением.

  1. Первичные долгоживущие радионуклиды, образовавшиеся вместе с другими нерадиоактивными нуклидами земного вещества в процессе общего нуклеосинтеза (T1/2 ≥ 0,7 · 109 лет).
  2. Сравнительно более короткоживущие промежуточные продукты распада урана и тория (Т1/2 ≤ 2,6 · 105 лет).
  3. Радионуклиды, постоянно образующиеся в атмосфере и земной коре за счет природных ядерных реакций.
  4. Радионуклиды антропогенного происхождения.

В данной главе рассматривается первая группа радионуклидов. Первичные радионуклиды отличаются наиболее продолжительными периодами полураспада, поэтому они и сохранились в земном веществе после нуклеосинтеза. По массе они являются наиболее распространенными. Как видно из табл. 3.1, максимальное распространение имеют
87
37
 Rb, 
232
90
 Th, 
40
19
К и
238
92
U.

38

Таблица 3.1

Среднее содержание первичных радионуклидов в земной коре

Радионуклид Среднее содержание суммы изотопов (по Виноградову), г/т Доля радиоактивного изотопа в природной сумме изотопов, % Среднее содержание изотопа в земной коре, г/т Период полураспада, годы Тип распада Энергия заряженных частиц, МэВ Энергия γ-излучения, МэВ Стабильный продукт распада
1 2 3 4 5 6 7 8 9
87
37
Rb
150 27,8 41,6 4,9 · 1010 β- 0,275 0,394
87
38
Sr
232
90
Th
13 ~ 100 13,0 1,4 · 1010 α 4,0 0,075
208
82
Pb
40
19
K
25 000 0,01167 3,0
1,4 · 109
1,2 · 109
β- 1,325 -
40
20
Ca
К - 1,451
40
18
Ar
238
92
U
2,5 99,27 2,5 4,468 · 109 α 4,18 0,048
206
82
Pb
150
60
Nd
37 5,6 2,1 5 · 1010 β- 0,011 -
150
61
Pm
147
62
Sm
8 15,07 1,2 1,6 · 1011 α - -
143
60
Nd
176
71
Lu
8 2,6 0,21 3,6 · 1010 β- 0,215 0,180
176
72
Hf
115
49
In
0,25 95,8 0,24 6,9 · 1014 β- 0,63 -
115
50
Sn

39

Окончание табл. 3.

1 2 3 4 5 6 7 8 9
124
50
Sn
2,5 6,1 0,15 1,5 ·1017 β- 1,5 -
124
51
Sb
138
57
La
29 0,089 0,026
1,51 · 1011
2,69 · 1011
К - 1,43
138
56
Ba
138
58
Ce
β- 1,0 0,8
235
92
U
2,7 0,72 0,02 0,7038 · 109 α 4,4 0,18
207
82
Pb
209
83
Bi
0,009 100 0,009 2,7 · 1017 α 3,15 -
205
81
Tl
187
75
Re
0,0007 62,6 0,0004 4,56 · 1012 β- 0,04 -
187
76
Os
130
52
Te
0,0012 34,1 0,0003 1,4 · 1021 β- 1,0 -
130
53
I
144
60
Nd
37 23,87 8,85 2 · 1015 α - -
140
58
Ce
123
52
Te
0,0012 0,88 1 · 10-5 1,2 · 1013 К - -
123
51
Sb
180
74
W
1,3 0,126 0,0016 2,2 · 1017 α 3,2 -
176
72
Hf

40

Средняя концентрация каждого из них в земной коре превышает 2 г/т. Таким образом, они чаще встречаются, чем такие широко известные элементы, как Sn, Mo, W, Та, As, Sb, I, Bi, Au, Ag, Hg, Ge и т.д. По распространенности в земной коре торий занимает 47-е место, уран - 54-е. Начиная с Bi, все элементы полностью радиоактивны.

Самый маленький период полураспада среди радионуклидов этой группы имеет
235
92
U : Т1/2 = 7,1 · 108 лет. Это говорит о том, что все радиоактивные ядра с периодом полураспада меньше 108 лет, существовавшие ранее в земном веществе, в настоящее время практически полностью распались. Количество оставшихся радионуклидов значительно сократилось со времени образования земного вещества: 40К - примерно в 12 раз, 235U - приблизительно в 30 раз.

41



Купить BlueTooth гарнитуру

Яндекс цитирования Rambler's Top100
Tikva.Ru © 2006. All Rights Reserved