7.2.3. Образование космогенных радионуклидов в атмосфере

Радионуклиды, образующиеся в результате ядерных реакций, индуцируемых космическими лучами, называются космогенными. Бомбардирующими частицами служат частицы первичного и вторичного космического излучения, мишенями - ядра атомов, входящих в состав атмосферного воздуха, прежде всего азот, кислород и аргон.

Помимо реакций активации наиболее распространены ядерные реакции на протонах и нейтронах: (р, хруп); (р, n); (n, р); (n, 2n); (n, α); (n, γ) и др. При этом образуются изотопы различных химических элементов. Основные характеристики наиболее распространенных космогенных радионуклидов даны в табл. 7.2.

161

Таблица 7.2

Основные характеристики космогенных радионуклидов Земли
(Природные изотопы гидросферы, 1975)

Радионуклид Основные реакции образования Т1/2 Тип распада; Eизлуч, МэВ Продукт распада Скорость образования, атомов/(см2 · с) Равновесное количество на Земле, г
3Н 14N (n, t) 12С
16О (р, t) 14С
12,26 года β- 0,018 3Не 0,25 3500
7Ве
14N (n, 3p5n) 7Ве
14N (p, 4p4n) 7Be
16О (р, 5р5n) 7Ве
53 дн. β- 0,48 7Li 8,1 · 10-2 3,2
10Ве
14N (р, 4pn) 10Ве
16О (р, 5p2n) 10Ве
1,5 · 106лет β- 0,55 10B 4,5 · 10-2 4,8 · 108
14C
14N (n, р) 14С
16О (р, 3р) 14С
5730 лет β- 0,156 14N 2,5 7,5 · 107
22Na 40Аr (расщепл.) 22Na 2,6 года β+ 0,54
K-захват
22Ne 8,6 · 10-5 1,9
26Аl
26Mg (p, n) 26Al
28Si (p, 2pn) 26Аl
7,4 · 105 лет β+ 1,17
K-захват
26Mg 1,4 · 10-3 1,1 · 106
32Si 40Аr (расщепл.) 32Si 500 лет β- 0,1 32Р 1,6 · 10-4 1400
35S 40Аr (расщепл.) 35S 87,1 дн. β- 0,167 35Сl 1,4 · 10-3 4,5
36Сl 40Аr (р, 2p3n) 36Сl 3,1 · 105лет β- 0,714 36Аr 1,1 · 10-3 1,5 · 106
39Аr
40Аr (n, 2n) 39Аr
39К (n, р) 39Аr
38Аr (n, γ) 39Аr
270 лет β- 0,565 39К 5,6 · 10-3 -
53Мn
53Fe (p, 2р) 53Мn
56Fe (р , α) 53Мn
2 · 106лет K-захват 53Сr < 10-7 -
59Ni
59Со (р, n) 59Ni
60Ni (p, pn) 59Ni
8 · 104 лет K-захват 59Со < 10-7 -
81Кr
82Кr (n, 2n) 81Кr
80Kr (n, γ) 81Кr
8,1 · 105 лет К-захват 81Вr 1,5 · 10-7 - 10-5 -

162

Примерно 70% космогенных радионуклидов образуется в верхних слоях атмосферы и лишь около 30% - в тропосфере. Последующее поведение космогенных радионуклидов обусловлено процессами обмена между стратосферой и тропосферой, перемещением воздушных масс в тропосфере, а также обменом между атмосферой и другими геосферами. Космогенные радионуклиды, за исключением благородных газов, после своего образования быстро окисляются. Радиоуглерод и тритий сохраняются в виде свободных оксидов 1Н3НО и 14СО2. Остальные оксиды сорбируются на аэрозолях и удаляются из атмосферы при конденсации влаги и последующем вымывании из атмосферы осадками либо за счет гравитационного "сухого" осаждения. Тритий поступает из атмосферы с осадками. Космогенные 14СО2, изотопы Аr, Кr и Хе покидают атмосферу значительно медленнее, путем молекулярного обмена на границе атмосферы и гидросферы. Представление о скорости образования космогенных радионуклидов и распределении между основными обменными резервуарами Земли могут дать лишь цифры, полученные до начала ядерных испытаний в атмосфере (табл. 7.2). Ядерные взрывы резко повысили концентрацию радионуклидов в атмосфере (см. гл. 10).

163



Купить BlueTooth гарнитуру

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