Sostanza chimica contenente elementi radioattivi. metalli radioattivi

Pochi sanno che le sostanze radioattive possono annidarsi negli oggetti più quotidiani e, a prima vista, sicuri. Inoltre, molti di noi li affrontano quotidianamente e i risultati di tali "incontri" sono molto diversi. Pertanto, ogni persona deve capire cosa si intende esattamente con questa formulazione e dove potrebbe nascondersi il pericolo. Inoltre, ogni anno le radiazioni ci avvolgono con un velo sempre più denso....

Radiazione mortale

Per prima cosa, scopriamo quali sostanze sono radioattive. Tutti sanno qual è il sistema periodico di elementi chimici di Mendeleev. Ad oggi, comprende circa 120 sostanze, ognuna delle quali contiene un nucleo atomico. Alcuni di loro sono in grado di dividersi in genitore e figlio. Durante questo processo, vengono rilasciate radiazioni pericolose.

Diversi elementi chimici sono caratterizzati da una certa emivita del nucleo. La spiegazione di questo fenomeno suona così: "il tempo durante il quale il numero di particelle sopravvissute si riduce della metà".

Il processo di decadimento continuerà fino a quando non apparirà un nucleo stabile, cioè non radioattivo e sicuro. In questo caso, le particelle che trasportano vari gradi di pericolo verranno rilasciate nell'ambiente. Si trovano le seguenti varietà:

• alfa: i più deboli, non sono in grado di percorrere più di 5 cm e possono essere fermati con un comune pezzo di carta;
• beta: in grado di penetrare sotto la pelle di una persona fino a una profondità di diversi centimetri;
• raggi gamma (o transizione isomerica): in grado di penetrare negli organi interni;
• neutrone: non esiste in natura, è opera delle mani dell'uomo; è quasi impossibile nascondersi da questo tipo di radiazioni.

Le sostanze radioattive sono tutti gli elementi che si trovano dopo il piombo (ed è al numero 81). La loro emivita può variare da poche decine di secondi a miliardi di anni. Più basso è questo indicatore, più pericoloso è l'elemento: così può entrare rapidamente nelle cellule di piante, animali e umani.

Molto dipende da quanto era grande la dose. Le radiazioni possono accumularsi per molti anni, invalidando gradualmente un organo dopo l'altro, oppure possono sferrare un potente colpo, a seguito del quale un essere vivente morirà in breve tempo.

Dal calcio al livermorio

L'elenco completo delle sostanze radioattive è impressionante! In fondo contiene almeno 80 posizioni, tra le quali ci sono quelle che una persona lontana dalla chimica non avrebbe mai pensato di sospettare di avere proprietà pericolose. Ad esempio, il calcio, che costituisce lo scheletro di ogni persona. O potassio, necessario per il normale funzionamento del cuore. O selenio: i medici lo chiamano un oligoelemento della longevità ... Ma ci sono anche sostanze radioattive conosciute anche dai profani. Tra loro:

• polonio;
• stronzio;
• cesio;
• radio;
• bismuto;
• francio;
• ruterfordio;
• germanio.

Alcune sostanze radioattive si trovano in natura. Di norma, differiscono nel periodo di decadimento più lungo e non sono in grado di causare gravi danni a una persona.

Un altro gruppo di elementi chimici è stato creato in laboratorio. È in esso che si incontrano i rappresentanti più pericolosi.

COSÌ, le sostanze più pericolose oggi sono il livermorio e l'ununpentium. Sono sconosciuti a un'ampia cerchia di persone, e questo è più positivo che negativo.

Dopotutto, questi elementi non si trovano in natura: sono sintetizzati artificialmente. Il loro tempo di decadimento è rispettivamente di 61 e 87 secondi. Per fare un confronto: per il noto ed estremamente pericoloso polonio-210, questa cifra è di 138 giorni e 9 ore.

Pericolo invisibile

Le sostanze radioattive hanno una serie di proprietà specifiche.

• Mancanza di odore, colore, gusto. Questo li rende particolarmente pericolosi, perché una persona può vivere per molti anni vicino a una fonte di radiazioni e non esserne nemmeno consapevole.
• La capacità di colpire a una distanza considerevole dalla fonte. Può raggiungere diverse centinaia di metri.
• La scomposizione di queste sostanze non dipende da fattori esterni. Pertanto, il pericolo non può essere eliminato chimicamente, fisicamente o in altro modo.

Dove possono essere localizzate le sostanze radioattive pericolose per l'uomo? Prima di tutto, in acqua e aria. Da lì entrano nelle piante che fanno parte della dieta. È stato dimostrato che i radionuclidi si trovano più spesso nei cavoli e nelle barbabietole.

Tuttavia, la pelatura delle verdure e il successivo trattamento termico possono ridurre di quasi la metà la concentrazione di sostanze pericolose.

Un'altra cosa sono le sostanze radioattive trovate nei materiali da costruzione. Esistono persino alcuni standard che determinano la concentrazione massima consentita di uranio, torio e potassio-40 nelle materie prime minerali. Le aziende affidabili seguono questi standard. Tuttavia, nel mercato delle costruzioni c'è sempre il rischio di incontrare chi non è pronto a complicarsi la vita con alcuni standard. E in questo caso, una persona può acquistare un appartamento o una casa costruita con materiali pericolosi.

Non devi cercare lontano per gli esempi! Quindi, nella costruzione di una delle case di Omsk, è stato utilizzato granito frantumato, estratto nel nord del Kazakistan, o meglio nel massiccio del Makinsky. Esistono dati secondo i quali questa pietrisco contiene fino a 20 g/t di uranio e fino a 60 g/t di torio. Di conseguenza, gli standard per la potenza delle radiazioni gamma in questa casa sono stati notevolmente superati.

Attenzione alle radiazioni!

Ovviamente è difficile per una persona proteggersi dalle radiazioni al 100%. Tuttavia, se stai attento e segui alcune regole, puoi ridurre al minimo la possibilità di sconfitta.

Per fare ciò, è necessario effettuare misurazioni di volta in volta nelle stanze in cui ci si trova spesso. Dosimetri e radiometri speciali ti aiuteranno a ottenere dati affidabili.

A proposito, questi stessi dispositivi ti permetteranno di determinare se c'è una sostanza radioattiva nel cibo.

Inoltre, è auspicabile liberare la casa da alcuni oggetti. Ad esempio, orologi con quadrante luminoso: c'è la possibilità che siano realizzati con il radio. E durante la costruzione è imperativo chiedere ai venditori di materiali documenti comprovanti la radioprotezione della merce.

Certo, non sarà possibile proteggersi completamente e ci sono sempre dei rischi. Ma il compito di ogni persona è monitorare attentamente la sua salute, cosa mangia e in quali condizioni vive.

Fonte:

SOSTANZE RADIOATTIVE

sostanze che contengono (in alta concentrazione) radionuclidi.

sostanze radioattive

materiali non nucleari che emettono radiazioni ionizzanti.

Legge federale n.170-FZ del 21 novembre 1995, articolo 3

SOSTANZE RADIOATTIVE

secondo la definizione della legge federale "Sull'uso dell'energia atomica" del 20 ottobre 1995, "sostanze che non appartengono a materiali nucleari ed emettono radiazioni ionizzanti".

Sostanze radioattive

sostanze in qualsiasi stato di aggregazione contenenti radionuclidi con attività, che sono soggette ai requisiti degli standard di radioprotezione NRB-99 e alle norme sanitarie sp 2.6.1.758-99.

sostanze radioattive

cose (comprese le sostanze),

scorie radioattive

("La procedura per l'organizzazione del controllo doganale sui radioattivi

sostanze”, approvato. ordinanza della Dogana dello Stato

Comitato della Repubblica di Bielorussia del 23 dicembre 1997 N 434-OD)

SOSTANZE RADIOATTIVE

sostanze di origine naturale o artificiale contenenti isotopi radioattivi. Si tratta di sostanze non nucleari che emettono radiazioni ionizzanti. Questi includono, ad esempio, trizio, uranio, torio, attinio, sodio22, stronzio-89, tecnezio, cesio-137, radio-228 e altri radionuclidi che si trovano allo stato gassoso, liquido o solido in grado di decadimento spontaneo e rilascio dovuto a questa radiazione alfa, bettai e gamma. Molti R. in. hanno una maggiore capacità dannosa e sono in grado di causare danni agli organismi viventi (malattia da radiazioni, immunità indebolita, intossicazione, ecc. Processi patologici) e infettare l'ambiente. Il processo di decadimento in R. secolo. viene effettuata in continuo, e pertanto la manipolazione sicura durante il loro utilizzo e stoccaggio è possibile solo con l'uso di speciali dispositivi di protezione. Nel diritto penale russo R. v. sono oggetto di una serie di reati previsti dal codice penale della Federazione Russa.

Commissione di reato con uso di R. in. riconosciuta come circostanza aggravante.

SOSTANZE RADIOATTIVE

sostanze contenenti isotopi radioattivi naturali o artificiali. In grandi quantità, V.r. si formano durante le esplosioni nucleari e il funzionamento dei reattori nucleari. Entrando nell'ambiente, V.r. portare alla contaminazione radioattiva dell'area (area acquatica) e dell'atmosfera, pericolosa per la salute delle persone e degli animali. Il decadimento degli isotopi radioattivi è accompagnato da radiazioni ionizzanti - elettromagnetiche (raggi X e raggi gamma) e corpuscolari (particelle alfa e beta, flusso di neutroni e protoni), che penetrano nei tessuti viventi e producono ionizzazione di atomi e molecole. Raggi X - radiazione elettromagnetica con una lunghezza d'onda di 10-5-102 nm, che penetra attraverso alcuni materiali. Sono emessi durante la decelerazione degli elettroni veloci nella materia e durante la transizione degli elettroni dai gusci elettronici esterni dell'atomo a quelli interni. Sorgenti: tubo a raggi X, alcuni isotopi radioattivi, acceleratori e accumulatori di elettroni. Ricevitori: pellicole fotografiche, schermi luminescenti, rilevatori di radiazioni nucleari. I raggi X sono utilizzati in medicina, rilevamento di difetti, analisi strutturale e spettrale a raggi X. Radiazione gamma - radiazione elettromagnetica a onde corte, ha un'energia elevata (fino a 5 MeV per sostanze radioattive naturali e fino a 70 MeV per reazioni nucleari artificiali) e può penetrare attraverso grandi spessori di materia, è particolarmente pericolosa per l'uomo con esposizione esterna. La radiazione alfa è l'emissione di nuclei di atomi di elio (particelle alfa) che, a causa del suo basso potere di penetrazione (dell'ordine di frazioni di millimetro), rappresenta un pericolo pratico solo quando entra nel corpo. Le particelle alfa hanno un'energia elevata (da 2 a 9 MeV) e un'elevata capacità ionizzante. La radiazione beta è un flusso di elettroni o positroni (particelle beta) emessi dai nuclei atomici durante il decadimento beta degli isotopi radioattivi. Il potere penetrante delle particelle beta non supera pochi mm, quindi solo i tessuti superficiali sono interessati dall'irradiazione esterna del corpo. Il neutrone è una particella elementare neutra. Insieme ai protoni forma il nucleo atomico. Il protone è una particella elementare stabile con carica positiva. Un potente flusso di neutroni e protoni, formato durante la fissione nucleare e le reazioni di fusione, ha una grande capacità di penetrazione e ionizzazione.

elementi radioattivi

elementi radioattivi, elementi chimici i cui isotopi sono tutti radioattivi. Gli elementi radioattivi includono tecnezio (numero atomico 43), promezio (61), polonio (84) e tutti gli elementi successivi nel sistema periodico di Mendeleev. Nel 1975 erano noti 25 elementi radioattivi. Quelli che si trovano nel sistema periodico dietro l'uranio sono chiamati elementi transuranici. 14 elementi radioattivi con numero atomico 90-103 sono in gran parte simili tra loro; costituiscono la famiglia degli attinidi. Degli elementi radioattivi naturali, solo due - il torio (numero atomico 90) e l'uranio (92) hanno isotopi le cui emivite (T 1 /2) sono paragonabili all'età della Terra. Questi sono 232 Th (T 1/2 = 1,41 × 10 10 anni), 235 U (T 1/2 = 7,13 × 10 8 anni) e 238 U (T 1/2 = 4,51 × 10 9 anni). Pertanto, il torio e l'uranio sono stati preservati sul nostro pianeta sin dalla sua formazione e sono i principali elementi radioattivi. Gli isotopi 232 Th, 235 U e 238 U danno origine a serie radioattive naturali, che includono elementi radioattivi naturali secondari con numero atomico 84-89 e 91 come membri intermedi.

Le emivite di tutti gli isotopi di questi elementi sono relativamente brevi e se le loro riserve non fossero continuamente reintegrate a causa del decadimento degli isotopi U e Th di lunga vita, sarebbero completamente decadute molto tempo fa.

Gli elementi radioattivi con numeri atomici 43, 61, 93 e tutti i successivi sono chiamati artificiali, perché. sono prodotti da reazioni nucleari condotte artificialmente. Questa divisione degli elementi radioattivi in ​​naturali e artificiali è piuttosto arbitraria; quindi, l'astato (numero atomico 85) è stato prima ottenuto artificialmente e poi trovato tra i membri della serie radioattiva naturale. In natura sono state trovate anche quantità trascurabili di tecnezio, promezio, nettunio (numero atomico 93) e plutonio (94), derivanti dalla fissione dell'uranio nucleare - spontanea o forzata (sotto l'azione di neutroni dei raggi cosmici, ecc.) .

Due elementi radioattivi - Th e U - formano un gran numero di minerali diversi. La lavorazione di materie prime naturali consente di ottenere questi elementi in grandi quantità. Gli elementi radioattivi - membri della serie radioattiva naturale - possono essere isolati con metodi radiochimici dai prodotti di scarto della produzione di Th e U, nonché da preparati contenenti torio o uranio che sono stati immagazzinati per lungo tempo. Np, Pu e altri elementi transuranici leggeri si ottengono nei reattori nucleari a causa delle reazioni nucleari dell'isotopo 238 U con i neutroni. Anche gli elementi transuranici pesanti Tc e Pm sono prodotti da varie reazioni nucleari e si formano nei reattori nucleari e possono essere isolati dai prodotti di fissione.

Molti elementi radioattivi sono di grande importanza pratica. U e Pu sono usati come materiale fissile nei reattori nucleari e nelle armi nucleari. L'irradiazione del torio (il suo isotopo naturale 232 Th) con neutroni permette di ottenere l'isotopo 233 U, un materiale fissile. Pm, Po, Pu, ecc. Gli elementi radioattivi sono utilizzati per la produzione di batterie elettriche atomiche con un periodo di funzionamento continuo fino a diversi anni. Vedi articoli su singoli elementi radioattivi, nonché minerali radioattivi, minerali di torio, minerali di uranio.

Lett.: Nesmeyanov An. N., Radiochimica, M., 1972.

S. S. Berdonosov.

Riso. all'art. elementi radioattivi.

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Lezione 18

Conseguenze degli incidenti da radiazioni

Gli incidenti in strutture a rischio di radiazioni sono caratterizzati dal rilascio di prodotti radioattivi nell'ambiente. Porta all'inquinamento da radiazioni dell'aria, dell'acqua, del suolo e, di conseguenza, all'esposizione del personale della struttura e, in alcuni casi, della popolazione (vedi Schema 11). Allo stesso tempo, le sostanze radioattive vengono emesse nell'atmosfera dai reattori nucleari sotto forma di minuscole particelle di polvere e aerosol. Potrebbe verificarsi una fuoriuscita di liquidi, che porta alla contaminazione radioattiva dell'area, dei corpi idrici.

Le sostanze radioattive hanno proprietà specifiche:

- non hanno odore, colore, sapore o altri segni esterni, motivo per cui solo i dispositivi possono indicare l'infezione di persone, animali, terreno, acqua, aria, oggetti domestici, veicoli, cibo;
- sono in grado di provocare danni non solo a diretto contatto, ma anche a distanza (fino a centinaia di metri) dalla fonte di inquinamento;
— le proprietà dannose delle sostanze radioattive non possono essere distrutte chimicamente e/o con qualsiasi altro mezzo, poiché il loro decadimento radioattivo non dipende da fattori esterni, ma è determinato dal tempo di dimezzamento della sostanza data.

L'emivita è il tempo che impiega la metà di tutti gli atomi di una sostanza radioattiva a decadere. L'emivita di varie sostanze radioattive varia in un ampio intervallo di tempo.

Durante un incidente radioattivo si verifica la contaminazione di cibo, acqua e serbatoi, che porta all'insorgenza nell'uomo e negli animali di varie forme di malattia da radiazioni, avvelenamento grave e malattie infettive.

A seguito di un rilascio accidentale di sostanze radioattive nell'atmosfera, sono possibili tipi di effetti delle radiazioni su persone e animali, come mostrato nella figura.

Caratteristiche della contaminazione radioattiva (contaminazione) dell'area

La contaminazione radioattiva durante un incidente in una centrale nucleare (impianto) ha diverse caratteristiche:

- i prodotti radioattivi penetrano facilmente nei locali, quindi la maggior parte di essi si trova allo stato di vapore o aerosol;
- il pericolo maggiore è l'esposizione interna dovuta all'ingresso di sostanze radioattive nel corpo;
- con una lunga durata del rilascio radioattivo, quando la direzione del vento può cambiare molte volte, esiste la possibilità di contaminazione radioattiva dell'area in quasi tutte le direzioni dalla fonte dell'incidente.

Consideriamo le caratteristiche della contaminazione radioattiva dell'area durante gli incidenti nelle centrali nucleari, in contrasto con la contaminazione radioattiva dell'area durante le esplosioni nucleari.

In un'esplosione nucleare a terra decine di migliaia di tonnellate di suolo sono coinvolte nella sua nuvola. Le particelle radioattive si mescolano con la polvere minerale, si sciolgono e si depositano sul terreno.

L'aria è leggermente inquinata. La formazione di una traccia di una nube radioattiva si completa in poche ore. Durante questo periodo, le condizioni meteorologiche, di regola, non cambiano drasticamente e la scia delle nuvole ha dimensioni e contorni geometrici specifici. In questo caso il pericolo principale per le persone che si trovano sulle tracce di una nube radioattiva è l'esposizione esterna (90-95% della dose totale di esposizione). La dose di radiazione interna è trascurabile. È causato dall'ingestione di sostanze radioattive nel corpo attraverso il sistema respiratorio e con il cibo.

Durante gli incidenti nelle centrali nucleari, una parte significativa dei prodotti di fissione del combustibile nucleare si trova allo stato di vapore o aerosol. Il loro rilascio nell'atmosfera può durare da alcuni giorni a diverse settimane. L'impatto della contaminazione radioattiva dell'ambiente sulle persone nelle prime ore e giorni dopo l'incidente è determinato sia dall'esposizione esterna dalla nube radioattiva e dalla ricaduta radioattiva al suolo, sia dall'esposizione interna a seguito dell'inalazione di radionuclidi dal rilascio nuvola. In futuro, per molti anni, gli effetti nocivi e l'accumulo della dose di radiazioni nell'uomo saranno dovuti al coinvolgimento dei radionuclidi depositati nella catena biologica e al consumo di cibo e acqua contaminati. La dose totale di esposizione prevista per i successivi 50 anni dopo l'incidente, in questo caso, viene solitamente calcolata come segue: 15% - esposizione esterna, 85% - esposizione interna.

La natura del danno a persone e animali.
Contaminazione di piante agricole e alimenti

In caso di incidenti nelle centrali nucleari, è difficile creare condizioni che proteggano completamente le persone dall'esposizione.

Tuttavia, sapendo che l'effetto delle radiazioni ionizzanti sui singoli tessuti e organi umani non è lo stesso, può essere notevolmente indebolito.

COSÌ, alcuni organi sono più sensibili agli effetti delle radiazioni ionizzanti, altri meno.

Con un'irradiazione relativamente uniforme del corpo, il danno alla salute è determinato dal livello di irradiazione dell'intero corpo, che corrisponde al primo gruppo di organi critici.

Al primo gruppo di organi critici includono anche i genitali e il midollo osseo rosso.

Al secondo gruppo di organi critici includono muscoli, ghiandola tiroidea, tessuto adiposo, fegato, reni, milza, tratto gastrointestinale, polmoni, lenti oculari.

Il terzo gruppo di organi critici compongono la pelle, il tessuto osseo, le mani, gli avambracci, le gambe e i piedi.

Quando si opera in aree contaminate da sostanze radioattive, vengono stabilite determinate dosi ammissibili di radiazioni per un determinato periodo di tempo, che, di norma, non dovrebbe causare danni radioattivi alle persone.

Il grado di danno da radiazioni (radiazioni) dipende dalla dose di radiazioni ricevuta e dal tempo durante il quale la persona vi è stata esposta. Non tutte le dosi di radiazioni sono pericolose. Se non supera i 50 R, viene esclusa anche l'invalidità. Una dose di 200-300 R ricevuta in un breve periodo di tempo può causare gravi danni da radiazioni. Tuttavia, la stessa dose ricevuta per diversi mesi non porterà alla malattia: un corpo umano sano è in grado di produrre nuove cellule durante questo periodo per sostituire quelle che sono morte durante l'esposizione.

Nel determinare le dosi ammissibili di radiazioni, si tiene conto del fatto che può essere singolo o multiplo.

Un'esposizione singola è considerata un'esposizione ricevuta nei primi quattro giorni. Può essere impulsivo (se esposto a radiazioni penetranti) o uniforme (se irradiato in un'area contaminata).

L'irradiazione ricevuta per un tempo superiore a quattro giorni è considerata multipla.

Il rispetto dei limiti stabiliti delle dosi di radiazioni consentite elimina la possibilità di lesioni da radiazioni di massa nelle aree di contaminazione radioattiva dell'area. A tavola. Le tabelle 9 e 10 mostrano le possibili conseguenze dell'irradiazione acuta singola e ripetuta del corpo umano, a seconda della dose ricevuta.

I prodotti radioattivi formatisi durante l'incidente di una centrale nucleare sotto forma di polvere, aerosol e altre minuscole particelle si depositano sul terreno. Sono trasportati dal vento, infettando tutto intorno. Se le scorte alimentari non sono coperte o l'integrità del loro imballaggio è violata, le sostanze radioattive le contamineranno. Le sostanze radioattive possono anche essere introdotte negli alimenti durante la loro lavorazione da superfici contaminate di contenitori, utensili e attrezzature da cucina, vestiti e mani.

Le sostanze radioattive che penetrano sulla superficie dei prodotti, se non sono confezionate, o attraverso crepe e perdite nei contenitori, penetrano all'interno: nel pane e nei cracker - fino alla profondità dei pori; nei prodotti sfusi (farina, cereali, zucchero semolato, sale) - negli strati superficiali (10-15 mm) e sottostanti, a seconda della densità del prodotto. Carne, pesce, verdura e frutta sono solitamente contaminati da polvere radioattiva (aerosol) dalla superficie, alla quale aderisce molto strettamente. Nei prodotti liquidi, le particelle grandi si depositano sul fondo del contenitore, mentre le particelle piccole formano delle sospensioni.

Il pericolo maggiore è l'ingresso di sostanze radioattive nel corpo con cibo e acqua da essi contaminati e la loro assunzione in quantità superiori ai valori stabiliti provoca malattia da radiazioni. Pertanto, al fine di escludere pericolose esposizioni interne del corpo umano, sono stati stabiliti limiti ammissibili per la contaminazione radioattiva di alimenti e acqua (Tabella 11). La loro osservanza deve essere rigorosamente controllata.

Nota: attività specifica di un radionuclide - il rapporto tra l'attività di un radionuclide in un campione e la massa del campione. L'attività di un radionuclide in un campione viene misurata in curie (Ci). 1 Ki \u003d 3,7 1010 trasformazioni nucleari al secondo.

Fino alla fine del XIX secolo, tutti gli elementi chimici sembravano costanti e indivisibili. Non c'erano dubbi su come gli elementi immutabili potessero essere convertiti. Ma la scoperta della radioattività ha capovolto il mondo a noi noto e ha aperto la strada alla scoperta di nuove sostanze.

Scoperta della radioattività

L'onore di scoprire la trasformazione degli elementi appartiene al fisico francese Antoine Becquerel. Per un esperimento chimico, aveva bisogno di cristalli di uranil-potassio solfato. Avvolse la sostanza in carta nera e posò il pacco accanto alla lastra fotografica. Dopo aver sviluppato il film, lo scienziato ha visto i contorni dei cristalli di uranile nella foto. Nonostante lo spesso strato di carta, erano chiaramente distinguibili. Becquerel ha ripetuto più volte questo esperimento, ma il risultato è stato lo stesso: i contorni dei cristalli contenenti uranio erano chiaramente visibili sulle lastre fotografiche.

Becquerel ha annunciato i risultati della scoperta in una riunione ordinaria tenuta dall'Accademia delle scienze di Parigi. Il suo rapporto è iniziato con le parole sulla "radiazione invisibile". Così ha descritto i risultati dei suoi esperimenti. Successivamente, il concetto di radiazione è entrato nella vita quotidiana dei fisici.

Esperimenti di Curie

I risultati delle osservazioni di Becquerel interessarono gli scienziati francesi Marie e Paul Curie. Hanno giustamente ritenuto che non solo l'uranio potesse avere proprietà radioattive. I ricercatori hanno notato che i resti del minerale da cui viene estratta questa sostanza sono ancora altamente radioattivi. La ricerca di elementi diversi da quelli originari ha portato alla scoperta di una sostanza con proprietà simili all'uranio. Il nuovo elemento radioattivo è stato chiamato polonio. Marie Curie ha dato questo nome alla sostanza in onore della sua terra natale: la Polonia. In seguito, fu scoperto il radio. L'elemento radioattivo si è rivelato essere un prodotto di decadimento dell'uranio puro. Successivamente, in chimica iniziò un'era di sostanze chimiche nuove, precedentemente non presenti in natura.

Elementi

La maggior parte dei nuclei di elementi chimici attualmente conosciuti sono instabili. Nel tempo, tali composti si decompongono spontaneamente in altri elementi e varie minuscole particelle. L'elemento genitore più pesante è chiamato materiale genitore nella comunità dei fisici. I prodotti formati durante la decomposizione di una sostanza sono chiamati elementi figli o prodotti di decadimento. Il processo stesso è accompagnato dal rilascio di varie particelle radioattive.

isotopi

L'instabilità degli elementi chimici può essere spiegata dall'esistenza di diversi isotopi della stessa sostanza. Gli isotopi sono varietà di alcuni elementi della tavola periodica con le stesse proprietà, ma con un diverso numero di neutroni nel nucleo. Moltissimi prodotti chimici ordinari hanno almeno un isotopo. Il fatto che questi elementi siano ampiamente distribuiti e ben studiati conferma che sono in uno stato stabile per un tempo arbitrariamente lungo. Ma ciascuno di questi elementi "longevi" contiene isotopi. I loro nuclei sono ottenuti dagli scienziati nel processo di reazioni effettuate in laboratorio. Un elemento radioattivo artificiale ottenuto sinteticamente non può esistere in uno stato stabile per lungo tempo e decade nel tempo. Questo processo può avvenire in tre modi. Con il nome di particelle elementari, che sono sottoprodotti di una reazione termonucleare, tutti e tre i tipi di decadimento hanno preso il loro nome.

Decadimento alfa

Un elemento chimico radioattivo può essere trasformato secondo il primo schema di decadimento. In questo caso, dal nucleo viene emessa una particella alfa, la cui energia raggiunge i 6 milioni di eV. In uno studio dettagliato dei risultati della reazione, si è scoperto che questa particella è un atomo di elio. Porta via due protoni dal nucleo, quindi l'elemento radioattivo risultante avrà un numero atomico nel sistema periodico di due posizioni inferiore a quello della sostanza madre.

decadimento beta

La reazione di decadimento beta è accompagnata dall'emissione di un elettrone dal nucleo. L'apparizione di questa particella in un atomo è associata al decadimento di un neurone in un elettrone, un protone e un neutrino. Quando l'elettrone lascia il nucleo, l'elemento chimico radioattivo aumenta il suo numero atomico di uno e diventa più pesante del suo genitore.

Decadimento gamma

Durante il decadimento gamma, il nucleo emette un fascio di fotoni con energie diverse. Questi raggi sono chiamati raggi gamma. In questo processo, l'elemento radioattivo non viene modificato. Perde solo la sua energia.

Di per sé, l'instabilità che possiede questo o quell'elemento radioattivo non significa affatto che in presenza di un certo numero di isotopi, la nostra sostanza scomparirà improvvisamente, rilasciando un'energia colossale nel processo. In realtà, la disintegrazione del nucleo ricorda la preparazione dei popcorn, il movimento caotico dei chicchi di mais in una padella, ed è del tutto sconosciuto quale di essi si aprirà per primo. La legge della reazione di decadimento radioattivo può solo garantire che in un certo periodo di tempo un numero di particelle volerà fuori dal nucleo, proporzionale al numero di nucleoni rimasti nel nucleo. Nel linguaggio della matematica, questo processo può essere descritto dalla seguente formula:

Qui, c'è una dipendenza proporzionale del numero di nucleoni dN che lasciano il nucleo durante il periodo dt dal numero di tutti i nucleoni N presenti nel nucleo.Il coefficiente λ è la costante di radioattività della sostanza in decomposizione.

Il numero di nucleoni rimanenti nel nucleo al tempo t è descritto dalla formula:

N \u003d N 0 e -λt,

dove N 0 è il numero di nucleoni nel nucleo all'inizio dell'osservazione.

Ad esempio, l'elemento radioattivo alogeno con numero atomico 85 fu scoperto solo nel 1940. La sua emivita è piuttosto ampia: 7,2 ore. Il contenuto di alogeno radioattivo (astato) sull'intero pianeta non supera un grammo di sostanza pura. Pertanto, in 3,1 ore, la sua quantità in natura dovrebbe, in teoria, essere dimezzata. Ma i continui processi di decadimento dell'uranio e del torio danno origine a sempre più atomi di astato, anche se in dosi molto piccole. Pertanto, la sua quantità in natura rimane stabile.

Metà vita

La costante di radioattività viene utilizzata per determinare la velocità di decadimento dell'elemento in esame. Ma per problemi pratici, i fisici usano spesso una quantità chiamata tempo di dimezzamento. Questo indicatore indica per quanto tempo la sostanza perderà esattamente la metà dei suoi nucleoni. Per diversi isotopi, questo periodo varia da minuscole frazioni di secondo a miliardi di anni.

È importante capire che il tempo in questa equazione non si somma, ma si moltiplica. Ad esempio, se in un intervallo di tempo t la sostanza ha perso metà dei suoi nucleoni, allora in un periodo di 2t perderà un'altra metà di quelli rimanenti, cioè un quarto del numero originale di nucleoni.

L'emergere di elementi radioattivi

Naturalmente, le sostanze radioattive si formano negli strati superiori dell'atmosfera terrestre, nella ionosfera. Sotto l'azione della radiazione cosmica, il gas in alta quota subisce vari cambiamenti che trasformano una sostanza stabile in un elemento radioattivo. Il gas più comune nella nostra atmosfera, N 2 , ad esempio, viene convertito dall'isotopo stabile azoto-14 nell'isotopo radioattivo carbonio-14.

Nel nostro tempo, molto più spesso un elemento radioattivo si verifica in una catena di reazioni artificiali di fissione atomica. Questo è il nome dei processi in cui il nucleo della sostanza madre decade in due figli, e poi in quattro nuclei "nipoti" radioattivi. L'esempio classico è l'isotopo di uranio 238. La sua emivita è di 4,5 miliardi di anni. Quasi finché esiste il nostro pianeta. Dopo dieci stadi di decadimento, l'uranio radioattivo si trasforma in piombo stabile 206. Un elemento radioattivo ottenuto artificialmente non differisce nelle sue proprietà dalla sua controparte naturale.

Il significato pratico della radioattività

Dopo il disastro di Chernobyl, molte persone hanno iniziato a parlare seriamente della riduzione dei programmi per lo sviluppo delle centrali nucleari. Ma in termini quotidiani, la radioattività porta grandi benefici all'umanità. Lo studio delle possibilità della sua applicazione pratica è la scienza della radiografia. Ad esempio, il fosforo radioattivo viene iniettato in un paziente per ottenere un quadro completo delle fratture ossee. L'energia nucleare serve anche a generare calore ed elettricità. Forse in futuro stiamo aspettando nuove scoperte in questo straordinario campo della scienza.

Gli elementi radioattivi (radionuclidi) sono ampiamente presenti nei suoli e nelle rocce che formano il suolo. La radioattività (naturale) è un fenomeno di trasformazione spontanea (decadimento) di isotopi instabili di un elemento chimico in un isotopo di un altro, accompagnato da radiazioni ά-, β- e γ. La radioattività dei suoli è dovuta alla presenza in essi di elementi radioattivi di origine naturale e antropica. A questo proposito, viene fatta una distinzione tra radioattività naturale e artificiale. È espresso dal numero di decadimenti nucleari per unità di tempo e si misura in becquerel (1 Bq = 1 decadimento/s) o in unità di attività degli isotopi radioattivi - curie (1 Ci = 3,7 10 10 Bq).

radioattività naturale. I radionuclidi naturali sono considerati quelli che si sono formati e si riformano costantemente senza intervento umano.

La radioattività naturale è dovuta a due gruppi di elementi radioattivi: primari, che sono contenuti nelle rocce madri e sono inclusi nella composizione dei suoli, e cosmogenici - che entrano nel suolo dall'atmosfera, la cui formazione avviene durante l'interazione della radiazione cosmica con i nuclei degli elementi stabili.

Tutti gli elementi radioattivi naturali primari sono per lo più longevi, con un tempo di dimezzamento di 10 8 -10 17 anni, che probabilmente sono apparsi contemporaneamente alla formazione della Terra. Il maggior contributo alla radioattività naturale dei suoli è dato dall'isotopo radioattivo 40 K, che rappresenta oltre il 50% della radioattività naturale dei suoli, oltre a calcio (48 Ca), rubidio (87 Rb), uranio (238 U), radio (226 Ra), torio (232Th). La principale fonte di questi elementi nei suoli sono le rocce che formano il suolo. Differiscono significativamente l'uno dall'altro nella concentrazione di elementi radioattivi naturali.

Il maggior contributo alla dose di radiazioni da un gran numero di elementi radioattivi cosmogenici è dato da trizio (3 H), berillio (7 Be, 10 Be), carbonio (14 C, 13 C), fosforo (32 P, 33 P) , zolfo (35 S) , cloro (35 Cl) e sodio (22 Na). I seguenti isotopi cosmogenici influenzano la radioattività naturale dei suoli: radiocarbonio (14 C) e trizio (3 H), un isotopo superpesante dell'idrogeno, che entra nel suolo dall'atmosfera. Questi radioisotopi hanno vita relativamente breve. Il radiocarbonio ha un'emivita di 5760 anni, il trizio ha un'emivita di 12,3 anni. Poiché entrano nel suolo dall'atmosfera, il loro contenuto viene mantenuto a un livello relativamente costante.

In totale sono noti più di 300 radionuclidi naturali, la cui presenza nel suolo ne determina la radioattività naturale. La concentrazione di radionuclidi naturali in natura varia notevolmente. Di tutte le sostanze radioattive, la crosta terrestre contiene la maggior quantità di potassio (circa il 2,5%), mentre il contenuto di uranio e torio è di decine e centinaia, e il radio è milioni di volte inferiore rispetto al contenuto di potassio radioattivo (40 K). Questo elemento in natura è rappresentato da una miscela di tre isotopi: 39 K, 40 K e 41 K, di cui due (39 K e 41 K) sono stabili e uno (40 K) è radioattivo a lunga vita, la metà -la cui vita è misurata in centinaia di milioni di anni (Annenkov B.N., Yudintseva E.V., 1991).

Il contenuto totale di radionuclidi nel suolo dipende principalmente dalle rocce madri. La massima radioattività è stata trovata nei suoli sviluppati su rocce ignee acide che nei suoli formati su rocce basiche e ultrabasiche, e la più alta concentrazione di radionuclidi si osserva nella frazione finemente dispersa dei suoli - nelle particelle di argilla. Ad esempio, i suoli formati su rocce ricche di fosforo contengono elevate concentrazioni di uranio.

Argille coprenti e loess, loess e argille fasciate contengono 2-4 volte più elementi radioattivi dei depositi fluvioglaciali sabbiosi e argillosi sabbiosi. Nei suoli formati sull'eluvio delle rocce carbonatiche, il contenuto di elementi radioattivi è parecchie volte superiore a quello delle rocce. Questi elementi si accumulano nel terreno durante la trasformazione (alterazione) delle rocce carbonatiche.

Nei suoli gli elementi radioattivi naturali sono presenti in concentrazioni ultramicro comprese tra n10 -4 - n10 -12%. Sul globo ci sono aree con un livello aumentato di radioattività naturale del suolo. Sostanze naturalmente radioattive in alte concentrazioni si trovano nei luoghi della loro estrazione, uso tecnico e sepoltura.

Tabella 33

Concentrazione dei principali radioisotopi naturali nei suoli (Kovrigo V.P., 2008)

La particolarità della distribuzione della radioattività nel piano verticale (lungo gli orizzonti genetici) dipende dalla natura del processo di formazione del suolo.

Nei terreni fangosi-calcarei, il più alto contenuto di radionuclidi naturali si osserva negli orizzonti dell'humus e diminuisce gradualmente con il passaggio alla roccia madre.

Nei suoli chernozem, foresta grigio scuro, castagno, semidesertico e desertico, la cui formazione non è associata alla trasformazione attiva e al movimento dei componenti in fase solida, la distribuzione degli elementi radioattivi naturali lungo il profilo del suolo è caratterizzata da una debole differenziazione. Nei suoli delle steppe forestali e dei suoli delle regioni steppiche, la differenziazione del profilo del contenuto di radioelementi coincide con i tipici schemi del profilo dei cambiamenti nella loro composizione granulometrica, ossidi di ferro e di alluminio.

Podzolizzazione, salinizzazione, lessivage, solonetzizzazione portano alla rimozione di radionuclidi naturali dagli orizzonti eluviali (superiori) a quelli illuviali con successivo accumulo, dove la concentrazione di radionuclidi aumenta di 1,5-3 volte rispetto alla roccia madre. L'uranio si deposita sulle barriere di gley, il che si traduce nell'arricchimento dei suoli idromorfi con questo elemento.

radioattività artificiale. Attualmente sono noti più di 1300 radionuclidi artificiali, di cui gli isotopi 90 Sr, 137 Cs, 144 Ce sono i più pericolosi. L'emivita dello stronzio è di 28 anni e quella del cesio è di 30 anni. Sono caratterizzati da un'elevata energia di radiazione e sono in grado di partecipare attivamente al ciclo biologico. I radionuclidi artificiali (tecnogeni) sono suddivisi condizionatamente in tre gruppi: prodotti di fissione radioattivi (i più significativi dei quali sono 89 Sr, 90 Sr, 137 Cs, 134 Cs, 131 I, 131 Ce, 144 Ce); prodotti di attivazione indotta (compresi 54 Mn, 60 Co, 55 Fe, 59 Fe, 65 Zn); elementi transuranici (tra i quali i più longevi sono 237 Np, 239 Np, 239 Pu, 244 Pu, 241 Am, 242 Cm, 243 Cm, 244 Cm).

La radioattività artificiale è causata dall'ingresso nel suolo di isotopi radioattivi prodotti a seguito di esplosioni atomiche e termonucleari, sotto forma di scorie dell'industria nucleare, a seguito di incidenti presso centrali nucleari, applicazione di fertilizzanti al fosforo (spesso contenenti isotopi di uranio), emissioni di ceneri da centrali termoelettriche alimentate a carbone e scisti combustibili contenenti uranio, radio, torio, polonio. Gli elementi radio sono trasportati dal vento, dalla pioggia e dai flussi di fusione, espandendo le zone di contaminazione radioattiva della copertura del suolo e delle acque naturali, esponendo gli organismi viventi all'irradiazione radioattiva. Durante il funzionamento della centrale nucleare, i prodotti di fissione a migrazione intensa - 90 Sr, 137 Cs, 131 I, nonché nuclidi con attività indotta - 54 Mn, 60 Co, 65 Zn entrano nell'ambiente esterno.

Il contenuto di radionuclidi nel suolo aumenta con l'introduzione di ammendanti, fertilizzanti organici e minerali contenenti sostanze radioattive. Pertanto, l'attività di 1 kg di fertilizzanti fosfatici è: superfosfato - 120 Bq, concentrato arricchito - 70 Bq. A dosi medie di questi fertilizzanti (60 kg/ha), nel terreno sono coinvolti anche radionuclidi la cui attività in 60 kg di fertilizzanti è di 1,35 10 6 Bq. La radioattività del suolo aumenta durante la calcinazione a causa del 48 Ca, la cui concentrazione nella miscela naturale di isotopi di calcio è dello 0,19%.

La contaminazione radioattiva del suolo non influisce sul livello di fertilità, ma porta all'accumulo di radionuclidi nella produzione agricola. Tuttavia, con un aumento del livello di fertilità, la concentrazione di radionuclidi nella coltura diminuisce a causa di un aumento della biomassa della coltura. Il rafforzamento dell'antagonismo tra gli ioni dei radionuclidi ei sali introdotti (Ca - Sr, K - Cs) impedisce l'ingresso di stronzio e cesio nelle piante.

Attualmente, il suolo è la principale fonte di radionuclidi nei prodotti agricoli. (Raccomandazioni, 1991). La maggior parte dei radionuclidi artificiali sono fissati dai componenti della fase solida del suolo, per cui si accumulano nella parte superiore del profilo del suolo. Nei terreni di composizione granulometrica leggera, i radionuclidi penetrano più in profondità rispetto ai terreni pesanti, per cui possono raggiungere il livello del suolo e delle acque sotterranee ed entrare con essi nella rete fluviale.

La fissazione dei radionuclidi è influenzata dal contenuto di humus, dalle composizioni granulometriche e mineralogiche e dalla reazione dell'ambiente. All'aumentare del contenuto di materia organica e del grado di dispersione delle particelle del suolo, aumenta l'assorbimento di 90 Sr. I minerali argillosi, in particolare illite e vermiculite, svolgono il ruolo principale nell'assorbimento del 137Cs. Quando l'ambiente è acidificato, la mobilità dei radionuclidi artificiali di solito aumenta, mentre nei terreni neutri e alcalini diminuisce. La quantità principale di stronzio e cesio che è entrata nella pianta si accumula nella loro massa fuori terra e i restanti radionuclidi nelle radici.

In generale, il più alto assorbimento di radionuclidi si osserva in suoli di pesante composizione granulometrica con un alto contenuto di humus e minerali come vermiculite, montmorillonite e hydromica. In tali suoli, i radionuclidi artificiali sono saldamente fissati dai componenti FPC, il che ne impedisce il coinvolgimento nei processi di migrazione e l'ingresso nelle piante.

La migrazione dei radionuclidi nel suolo è lenta e la maggior parte di essi si trova attualmente nello strato di 0-5 cm L'attività economica umana, in particolare l'aratura dei terreni, porta a una distribuzione abbastanza uniforme dei radionuclidi all'interno dello strato arabile. L'aratura con il ricambio dello strato provoca il movimento dei radionuclidi nelle profondità del suolo e l'applicazione di fertilizzanti e calce riduce drasticamente il loro ingresso nelle piante coltivate (di 4-5 volte).

Siamo tutti esposti alle radiazioni in una forma o nell'altra ogni giorno. Tuttavia, nei venticinque luoghi di cui vi parleremo di seguito, il livello di radiazione è molto più alto, motivo per cui sono stati inclusi nell'elenco dei 25 luoghi più radioattivi della Terra. Se decidi di visitare uno di questi posti, non arrabbiarti se ti ritrovi con un paio di occhi in più dopo esserti guardato allo specchio... (beh, forse è un'esagerazione... forse no).

25. Estrazione di metalli alcalino terrosi | Karunagappally, India

Karunagappally è un comune nel distretto di Kollam, nello stato indiano del Kerala, dove si estraggono metalli rari. Alcuni di questi metalli, in particolare la monazite, sono stati erosi nella sabbia della spiaggia e nei depositi alluvionali. A causa di ciò, la radiazione in alcuni punti della spiaggia raggiunge i 70 mGy / anno.

24. Fort d'Aubervilliers | Parigi, Francia


I test per le radiazioni radioattive hanno rilevato radiazioni piuttosto forti a Fort D "Aubervilliers. Cesio-137 e radio-226 sono stati trovati in 61 dei serbatoi immagazzinati lì. Inoltre, anche 60 metri cubi del suo territorio sono stati contaminati dalle radiazioni.

23. Impianto di lavorazione dei rottami metallici Acerinox | Los Barrios, Spagna


In questo caso, la fonte del cesio-137 è passata inosservata ai dispositivi di monitoraggio del deposito di rottami di Acherinox. Quando si è sciolta, la sorgente ha causato il rilascio di una nube radioattiva con livelli di radiazione superiori al normale di 1000 volte. L'inquinamento è stato successivamente segnalato in Germania, Francia, Italia, Svizzera e Austria.

22. Laboratorio da campo della NASA Santa Susana | Simi Valley, California


Simi Valley, in California, ospita il Santa Susanna Field Laboratory della NASA e, nel corso degli anni, una decina di piccoli reattori nucleari si sono guastati a causa di diversi incendi che hanno coinvolto metalli radioattivi. Le operazioni di bonifica sono attualmente in corso in questo sito fortemente inquinato.

21. Impianto per l'estrazione del plutonio "Mayak" | Muslimovo, Unione Sovietica


A causa dell'impianto di estrazione del plutonio Mayak, costruito nel 1948, gli abitanti di Muslimovo negli Urali meridionali soffrono le conseguenze dell'acqua potabile contaminata dalle radiazioni, che ha portato a malattie croniche e disabilità fisiche.

20. Mulino dell'uranio di Church Rock | Church Rock, Nuovo Messico


Durante il famigerato incidente all'impianto di arricchimento dell'uranio di Church Rock, più di mille tonnellate di scorie radioattive solide e 352.043 metri cubi di soluzione di scorie radioattive acide sono entrate nel fiume Puerco. Di conseguenza, i livelli di radiazioni sono aumentati di 7.000 volte rispetto al normale. Uno studio condotto nel 2003 ha dimostrato che le acque del fiume sono ancora inquinate.

19. Appartamento | Kramatorsk, Ucraina


Nel 1989, una piccola capsula contenente cesio-137 altamente radioattivo fu trovata all'interno del muro di cemento di un condominio a Kramatorsk, in Ucraina. La superficie di questa capsula aveva una dose di radiazione gamma pari a 1800 R/anno. Di conseguenza, sei persone sono morte e 17 persone sono rimaste ferite.

18. Case in mattoni | Yangjiang, Cina


L'area urbana di Yangjiang è piena di case fatte di sabbia e mattoni di argilla. Sfortunatamente, la sabbia in questa regione proviene da parti delle colline che contengono monazite, che si scompone in radio, attinio e radon. Gli alti livelli di radiazioni di questi elementi spiegano l'alto tasso di cancro nell'area.

17. Radiazione di fondo naturale | Ramsar, Iran


Questa parte dell'Iran ha uno dei più alti livelli di radiazione di fondo naturale sulla Terra. I livelli di radiazione a Ramsar raggiungono i 250 millisievert all'anno.

16. Sabbia radioattiva | Guarapari, Brasile


A causa dell'erosione dell'elemento radioattivo naturale monazite, le sabbie delle spiagge di Guarapari sono radioattive, con livelli di radiazione che raggiungono i 175 millisievert, molto lontani dal livello accettabile di 20 millisievert.

15. Sito radioattivo di McClure | Scarborough, Ontario


Il McClure Radioactive Site, un complesso residenziale a Scarborough, in Ontario, è stato un sito radioattivo sin dagli anni '40. La contaminazione è stata causata dal radio recuperato da rottami metallici che dovevano essere utilizzati per esperimenti.

14. Sorgenti sotterranee di Paralana (Sorgenti sotterranee di Paralana) | Arkaroola, Australia


Le sorgenti sotterranee di Paralana scorrono attraverso rocce ricche di uranio e, secondo la ricerca, queste sorgenti termali portano in superficie radon e uranio radioattivi da oltre un miliardo di anni.

13. Istituto Goias di Radioterapia (Instituto Goiano de Radioterapia) | Goias, Brasile


La contaminazione radioattiva di Goiás, in Brasile, è stata il risultato di un incidente radioattivo seguito al furto di una sorgente di radioterapia da un ospedale abbandonato. Centinaia di migliaia di persone sono morte a causa dell'inquinamento e ancora oggi le radiazioni sono ancora dilaganti in diverse aree di Goiás.

12. Centro federale di Denver | Denver, Colorado


Il Denver Federal Center è stato utilizzato come discarica per una varietà di rifiuti, inclusi prodotti chimici, materiali contaminati e detriti di demolizione stradale. Questi rifiuti sono stati trasportati in luoghi diversi, il che ha portato alla contaminazione radioattiva di diverse aree di Denver.

11. Base aeronautica McGuire | Contea di Burlington, New Jersey


Nel 2007, la McGuire Air Force Base è stata riconosciuta dalla United States Environmental Protection Agency come una delle basi aeree più inquinate del paese. Nello stesso anno, l'esercito americano ha ordinato una bonifica dei contaminanti alla base, ma la contaminazione è ancora lì.

10. Sito di prenotazione nucleare di Hanford | Hanford, Washington


Parte integrante del progetto della bomba atomica statunitense, l'impianto di Hanford produceva plutonio per la bomba atomica che alla fine fu sganciata su Nagasaki, in Giappone. Sebbene lo stock di plutonio sia stato disattivato, circa i due terzi del volume sono rimasti a Hanford, causando la contaminazione delle acque sotterranee.

9. In mezzo al mare | mar Mediterraneo


Si ritiene che un sindacato controllato dalla mafia italiana utilizzi il Mediterraneo come discarica di scorie radioattive pericolose. Si ritiene che circa 40 navi che trasportano scorie tossiche e radioattive navighino attraverso il Mediterraneo, lasciando grandi quantità di scorie radioattive negli oceani.

8. Costa della Somalia | Mogadiscio, Somalia


Alcuni sostengono che il suolo della costa non protetta della Somalia sia stato utilizzato dalla mafia per scaricare scorie nucleari e metalli tossici, tra cui 600 barili di materiali tossici. Questo, purtroppo, si è rivelato vero quando, nel 2004, lo tsunami ha colpito la costa e le botti arrugginite sepolte qui diversi decenni fa sono state aperte agli occhi della gente.

7. Associazione di produzione "Mayak" | Majak, Russia


Un faro in Russia è stato per molti decenni il sito di un'enorme centrale nucleare. Tutto ebbe inizio nel 1957, quando circa 100 tonnellate di scorie radioattive furono rilasciate nell'ambiente in una catastrofe che provocò un'esplosione che inquinò una vasta area. Tuttavia, nulla è stato riportato su questa esplosione fino al 1980, quando si è scoperto che dagli anni '50 i rifiuti radioattivi della centrale erano stati scaricati nell'area circostante, compreso il lago Karachay. L'inquinamento ha provocato l'esposizione di oltre 400.000 persone a livelli elevati di radiazioni.

6. Centrale elettrica di Sellafield | Sellafield, Regno Unito


Prima di essere convertito in un'area commerciale, Sellafield nel Regno Unito veniva utilizzato per produrre plutonio per bombe atomiche. Oggi, circa due terzi degli edifici che si trovano a Sellafield sono considerati radioattivi. Questa struttura rilascia ogni giorno circa otto milioni di litri di rifiuti contaminati, inquinando la natura e provocando la morte delle persone che vivono nelle vicinanze.

5. Stabilimento chimico siberiano | Siberia, Russia


Proprio come Mayak, anche la Siberia ospita uno dei più grandi impianti chimici del mondo. Il Siberian Chemical Combine produce 125.000 tonnellate di rifiuti solidi che inquinano le falde acquifere dell'area circostante. Lo studio ha anche scoperto che il vento e la pioggia trasportano questi rifiuti in natura, causando alti livelli di mortalità della fauna selvatica.

4. Poligono | Sito di test di Semipalatinsk, Kazakistan


Il sito di test in Kazakistan è meglio conosciuto in relazione al progetto della bomba atomica. Questo luogo deserto è stato trasformato in un'istituzione dove l'Unione Sovietica ha fatto esplodere la sua prima bomba atomica. Il sito di test detiene attualmente il record per la più grande concentrazione di esplosioni nucleari al mondo. Attualmente circa 200.000 persone soffrono degli effetti di questa radiazione.

3. Stabilimento minerario e chimico occidentale | Mailuu-Suu, Kirghizistan


Mailuu-Suu è considerato uno dei luoghi più inquinati al mondo. A differenza di altri siti radioattivi, questo sito riceve le sue radiazioni non da bombe nucleari o centrali elettriche, ma da attività di estrazione e lavorazione dell'uranio su larga scala, rilasciando nell'area circa 1,96 milioni di metri cubi di scorie radioattive.

2. Centrale nucleare di Chernobyl | Chernobyl, Ucraina


Fortemente contaminata dalle radiazioni, Chernobyl è il luogo di uno dei peggiori incidenti nucleari al mondo. Nel corso degli anni, il disastro radioattivo di Chernobyl ha colpito sei milioni di persone nell'area e si prevede che causerà da 4.000 a 93.000 morti. Il disastro nucleare di Chernobyl ha rilasciato nell'atmosfera 100 volte più radiazioni di quelle rilasciate a seguito dell'esplosione delle bombe nucleari a Nagasaki e Hiroshima.

1. Centrale nucleare di Fukushima Daini | Fukushima, Giappone


Si dice che le conseguenze del terremoto nella prefettura di Fukushima in Giappone siano il pericolo nucleare più duraturo al mondo. Considerato il peggior incidente nucleare dal disastro di Chernobyl, il disastro ha causato la fusione di tre reattori, provocando una massiccia perdita di radiazioni rilevata a 322 chilometri dalla centrale.

2.2.2. Sostanze radioattive naturali (naturali).

Gli elementi radioattivi presenti in natura sono chiamati naturale. La maggior parte di essi sono elementi pesanti con numeri di serie da 81 a 96. Gli elementi radioattivi naturali vengono convertiti in altri isotopi radioattivi mediante decadimento alfa e beta. Questa catena di trasformazioni radioattive è chiamata radioattivo nelle vicinanze O famiglia.

I radioisotopi naturali pesanti formano quattro famiglie radioattive: uranio-radio; torio; anemone; nettunio. Numeri di membri in blocco serie uranio-radio sempre pari e obbedisci alla legge: A \u003d 4n + 2, dove n varia da 51 a 59. Per serie di torio i numeri di massa sono pari e sono determinati dalla formula: A \u003d 4n, dove n varia da 52 a 58. Per serie di attinio i numeri di massa degli elementi sono sempre dispari e possono essere determinati dalla formula: A = 4n + 3, dove n varia da 51 a 58. I numeri di massa degli elementi della serie del nettunio sono dispari e sono determinati dalla formula: A = 4n + 1, dove n varia da 52 a 60 .

Gli antenati di ogni famiglia sono caratterizzati da tempi di dimezzamento molto lunghi (vedi Tabella 2), che sono paragonabili alla vita della Terra e dell'intero sistema solare.

Tavolo 2 - Antenati di famiglie radioattive naturali

Il torio ha l'emivita più lunga (14 miliardi di anni), quindi è stato conservato quasi completamente dall'accrescimento della Terra. L'uranio-238 è decaduto in larga misura, la stragrande maggioranza dell'uranio-235 è decaduto e l'intero isotopo del nettunio-232 è decaduto. Per questo motivo c'è molto torio nella crosta terrestre (quasi 20 volte più dell'uranio) e l'uranio-235 è 140 volte meno dell'uranio-238. Poiché l'antenato della quarta famiglia (nettunio) si è completamente disintegrato dall'accrescimento della Terra, è quasi assente nelle rocce. Il nettunio si trova in tracce nei minerali di uranio. Ma la sua origine è secondaria ed è dovuta al bombardamento dei nuclei di uranio-238 da parte dei neutroni dei raggi cosmici. Ora il nettunio si ottiene usando reazioni nucleari artificiali. Per l'ecologo non interessa.

Le emivite e i tipi di decadimento dei membri della serie radioattiva naturale sono riportati nella Tabella 2.

Le famiglie radioattive naturali hanno una serie di caratteristiche comuni, che sono le seguenti:

1. Gli antenati di ogni famiglia sono caratterizzati da lunghe emivite, che sono nell'intervallo di 10 8 -10 10 anni.

2. Ogni famiglia ha al centro della catena delle trasformazioni un isotopo di un elemento appartenente al gruppo dei gas nobili (emanazione).

3. I gas radioattivi sono seguiti da elementi solidi di breve durata.

4. Tutti gli isotopi delle tre famiglie radioattive decadono in due modi: decadimenti alfa e beta. Inoltre, i nuclei di breve durata delle famiglie subiscono un decadimento alfa e beta in competizione, formando così serie ramificate. Se durante il decadimento alfa e beta i nuclei non entrano immediatamente in uno stato normale, allora questi atti sono accompagnati da radiazioni gamma.

La serie termina con isotopi stabili di piombo con numeri di massa 206, 208 e 207, rispettivamente, per le serie uranio, torio, actinouranio.

Le famiglie uranio-radio e torio sono emettitori gamma attivi rispetto alla famiglia dell'attinio, il cui rateo di dose gamma è molto basso.

Pertanto, nelle famiglie radioattive ci sono emettitori alfa, beta e gamma, e il tasso di dose di ciascuna radiazione in diverse famiglie non è lo stesso. Il numero totale di emettitori di un tipo o dell'altro per diverse famiglie è riportato nella Tabella 3.

Tavolo3 – Numero di emettitori di righe naturali

Nome riga	Emettitori alfa		Emettitori Beta		Emettitori gamma
	totale	numero di importanti	totale	numero di importanti	totale	numero di importanti
radio di uranio

Nella serie dell'uranio-238 ci sono solo 19 radionuclidi e un isotopo stabile, il piombo-206. Gli emettitori alfa più importanti di questa famiglia sono l'uranio-238, l'uranio-234, il torio-230, il radio-226, il radon-222, il polonio-218, il polonio-214 e il polonio-210. Il numero relativo di altri emettitori alfa nella serie è piccolo, quindi non hanno alcun interesse pratico.

Gli emettitori beta significativi della serie uranio-radio includono: protoattinio-234, piombo-214, bismuto-214 e bismuto-210. Inoltre, la radiazione beta del protoattinio-234 è circa il 50% di
radiazione beta di tutti gli isotopi della famiglia.

La quota principale (97,9%) nella potenza delle radiazioni gamma di questa famiglia è costituita dai prodotti di decadimento del radio-226 (piombo-214 e bismuto-214) e del radon-218 (polonio-214). Il torio-234 e il protoattinio-234, i prodotti di decadimento dell'antenato della famiglia (uranio-238), forniscono circa il 2,1% della potenza totale della radiazione gamma. Il contributo dei restanti membri della serie all'intensità totale dei raggi gamma è trascurabile.

Ci sono 14 radioisotopi nella serie dell'attinio e un isotopo stabile, il piombo-207. Poiché c'è pochissimo actinuranio (uranio-235) nell'uranio naturale, la radiazione alfa della famiglia dell'attinio non è superiore al 5% e la radiazione gamma è circa l'1,25% dell'intensità dei raggi corrispondenti della serie uranio-radio .

La serie del torio contiene 12 radionuclidi e un isotopo stabile, il piombo-208. I principali emettitori alfa qui sono: torio-232,
torio-228, radio-224, radon-220, polonio-216, bismuto-212 e polonio-212.

I principali emettitori beta della serie del torio sono: attinio-228, piombo-212, bismuto-212 e tallio-208.

Il principale contributo alla radiazione gamma della serie del torio è dato dai prodotti di decadimento del torio-228 (polonio-216, piombo-212, bismuto-212 e tallio-208). La loro quota è del 60,2% dell'intensità totale dei raggi gamma. Il resto della potenza della radiazione gamma (39,8%) appartiene al prodotto di decadimento del radio-228 (attinio-228). La quota di altri emettitori gamma nella potenza totale della radiazione gamma è trascurabile.

Di seguito una breve descrizione dei radioisotopi più importanti inclusi nelle famiglie naturali.

Urano (U). Elemento chimico con numero di serie 92. Ha tre isotopi naturali 238 U, 235 U e 234 U. L'emivita del primo è 4,5 × 10 9 anni, il secondo - 7,13 × 10 8 anni, il terzo - 2,52 × 10 5 anni. La loro abbondanza relativa in minerali può essere espressa come segue: 99,28; 0,71; 0,006% rispettivamente.

Questo metallo bianco argenteo fu scoperto da Klaproth nel 1789. In apparenza, l'uranio metallico ricorda il ferro. Si ossida all'aria per autoaccensione e brucia con una fiamma brillante. La densità dell'uranio è 19 g/cm 3 , il punto di fusione è 1133°C. Si scioglie bene negli acidi minerali.

L'uranio è ampiamente distribuito nella crosta terrestre. Si trova nelle rocce, nel suolo, nelle acque dei laghi, dei fiumi e dei mari.

L'uranio-238 è l'antenato della famiglia dell'uranio. Nei minerali primari, è quasi sempre in equilibrio con i suoi prodotti di decadimento a vita breve, così come con il suo isotopo a vita lunga, l'uranio-235.

L'uranio-235 (actinouranio) è l'antenato della famiglia dell'actinouranio, che in natura accompagna sempre la famiglia dell'uranio-238. Actinouran è stato scoperto relativamente di recente (nel 1935); molto più tardi dei prodotti del suo decadimento, il che spiega la discrepanza tra i nomi della famiglia dell'attinio e il suo antenato.

Il nucleo di uranio-235 ha una proprietà notevole. Oltre al decadimento spontaneo, è capace di fissione quando cattura un neutrone con il rilascio di energia colossale, quindi è uno dei combustibili nucleari.

L'uranio, isolato chimicamente dai minerali (naturalmente, è una miscela di tutti e tre gli isotopi naturali dell'uranio) e preparato sotto forma di ossido (U 3 O 8), è una fonte stabile di radiazioni alfa. Circa un anno dopo il suo rilascio, viene stabilito un equilibrio radioattivo tra l'uranio-238 ei prodotti beta-attivi di breve durata del suo decadimento. Quindi questo farmaco può fungere da fonte stabile di radiazioni beta.

L'uranio è associato a minerali di origine sedimentaria, idrotermale e magmatica. Si trova in più di 100 minerali. Tra questi, i più frequenti sono gli ossidi di uranio, i sali degli acidi fosforico, vanadio, silicico, arsenico, titanico e niobico. I minerali industriali più importanti dell'uranio sono rappresentati dal minerale primario - uraninite (resina di uranio), che è ossido di uranio nero. Inoltre, ci sono molti minerali secondari di uranio, che vengono chiamati mica di uranio. I più comuni sono:
Torbernite - Cu (UO 2) 2 (PO 4) 2 × nH 2 O, otenite - Ca (UO 2) 2 (RO 4) 2 × nH 2 O,
carnotite - K 2 (UO 2) 2 (VO 4) 2 × 3 H 2 O, tyyamunita - Ca (UO 2) 2 (VO 4) 2 × 8H 2 O.
Dalla mica di uranio, i grandi accumuli industriali formano solo carnotite e tyuyamunite. Sono anche un minerale per ottenere vanadio e radio.

L'uranio e il radio in Russia furono ottenuti per la prima volta dal minerale del deposito di Tuya-Muyun a Fergana. I portatori di questi metalli qui erano due minerali del gruppo di mica di uranio: tyuyamunite e ferganite Il primo minerale fu scoperto da K.A. Nenadkevich nel 1912, e il secondo - I.A. Antipov nel 1899.

Torio (Gi) . Elemento chimico con numero di serie 90. È un metallo grigio chiaro con una densità di 11,72 g/cm 3 e un punto di fusione di 1750°C, scoperto da Berzelius nel 1828. Difficile da attaccare con gli acidi. Ha 6 isotopi, di cui solo due sono longevi: torio-232 (T fisica. = 1,39 × 10 10 anni) e ionio-230 (T fisica. = 8 × 10 4 anni).

Il tasso di decadimento del torio è molto basso. Per 14 miliardi di anni, il numero di atomi di torio-232 diminuisce solo di 2 volte. Poiché l'età della Terra è di soli 4,5 miliardi di anni, si può presumere che una quantità significativa di questo elemento sia stata preservata dall'accrescimento del nostro pianeta.

I minerali di torio nella loro genesi lo sono magmatico. Quando tali depositi vengono distrutti, si formano placer arricchiti con minerali di torio. La principale fonte di torio sono le sabbie contenenti il ​​minerale monazita -(Ce, La, Nd, Th) PO 4 . I placer marini sono particolarmente ricchi di monazite. Il minerale è anche di importanza industriale. torite - ThSiO 4 .

Attinio (As) . Elemento chimico con numero di serie 89. Metallo bianco-argento con un punto di fusione di 1050 ° C, con due isotopi: attinio-227 (T fisico. \u003d 21,8 anni) e mesotorio-228 (T fisico. \u003d 6,13 ore).

L'attinio, in fase di decadimento alfa e beta, forma uno dei rami della serie dell'attinio. Fondamentalmente è un emettitore beta. Questo radionuclide non ha raggi gamma nucleari. In una miscela con berillio, l'attinio serve per preparare sorgenti di neutroni. L'attinio si trova nei minerali di uranio e torio.

radio (RA) . Elemento chimico con numero di serie 88. Questo è un metallo lucido bianco-argenteo con una densità di 6 g / cm 3 e un punto di fusione di 700 ° C, scoperto all'inizio del XX secolo dai Curie, ha 4 isotopi: radio -226 (T fisico. \u003d 1602 anni) , mesotorio-228 (T fisico. = 6,7 anni), attinio X-223 (T fisico. = 11,4 giorni) e torio X-224
(T fisico = 3,64 giorni). Secondo le sue proprietà chimiche, il radio è vicino al bario, sostituisce isomorfo quest'ultimo nei minerali: barite (solfato di bario) e witherite (carbonato di bario). Nelle acque naturali, il radio si presenta come cloruro.

Come risultato del decadimento alfa del radio-226, accompagnato da radiazioni gamma, si forma un gas radioattivo – radon(emanazione). In un recipiente chiuso, il radon dopo 40 giorni entra in uno stato di equilibrio radioattivo con il radio nel recipiente. Dopo questo periodo, il farmaco può essere utilizzato come fonte di riferimento di radiazioni gamma.

Il radon entra in equilibrio con i suoi prodotti di decadimento di breve durata (Ra A, Ra B e Ra C) dopo 3 ore. Un altro isotopo del radio, il mesotorio-1, ha una radiazione beta morbida, l'intensità della radiazione gamma è bassa.

Gli isotopi del radio sono ampiamente distribuiti nelle rocce e nei minerali, ma in concentrazioni estremamente basse. Per 3 tonnellate di uranio, c'è 1 g di radio di equilibrio. Poiché il radio si trova in diverse concentrazioni in diverse rocce, questa proprietà viene utilizzata per diagnosticare le differenze petrografiche mediante raggi gamma. Il radio viene estratto dai minerali di uranio. È ampiamente usato in medicina per la radioterapia.

Radon (Rn) . Elemento chimico con numero di serie 86. È un gas radioattivo inerte pesante con una densità di 9,73 g / l. È incolore e altamente solubile in acqua. Ha 4 isotopi: radon-222
(T fisica. = 3.823 giorni), radon-218 (T fisica. = 1.9´10 -2 s), thoron-220 (T fisica. = 54.5 s) e actinon-219 (T fisica. = 3.92 s) . Tutti appartengono al gruppo dei gas nobili, hanno attività alfa e non hanno altre radiazioni. L'emanazione di radon è la fonte precipitazione attiva. Il radon mescolato con il berillio è utilizzato nella ricerca scientifica e in medicina come fonte di neutroni.

Astato (A) . Un elemento chimico del gruppo alogeno con numero di serie 85. Tradotto dal greco, "astato" significa "instabile", perché. è l'unico alogeno che non ha isotopi stabili. Tutti e quattro gli isotopi dell'astato sono radioattivi: astato-210 (T fisica. = 8,3 h), astato-218 (T fisica. = 2 s), astato-215 (T fisica. = 1 × 10 -4 s) e astato-216 (T fisica =
= 3×10 -4 s).

In piccole quantità, l'astato è incluso in tutte e tre le famiglie radioattive naturali. I suoi isotopi sono alfa attivi. Una piccola porzione di astato subisce un decadimento beta.

Polonio (Ro) . Un elemento chimico con numero di serie 84. È un morbido metallo bianco-argenteo con una densità di 9,3 g / cm 3 e un punto di fusione di 254 ° C. Il polonio ha 8 isotopi radioattivi: polonio-209 (T fisico. \u003d 103 anni), polonio-210 (T fisica. = 140 giorni), radio A-218 (T fisica. = 3,05 min), torio A-216 (T fisica. = 0,158 s), attinio Ac-215 (T fisica. = 1, 83 × 10 -3 s), radio-214 (T fisica = 1,55 × 10 -4 s), torio (T fisica = 3 × 10 -7 s), attinio (T fisica = 5 × 10 - 3 s) .

Il polonio è un emettitore alfa puro, il che lo rende ampiamente utilizzato nella ricerca di laboratorio. Se mescolato con il berillio, è la migliore fonte di neutroni.

Piombo (Pv) . Elemento chimico con numero di serie 82. È un metallo morbido malleabile grigio-bluastro con una densità di 11,34 g / cm 3 e un punto di fusione di 327,4 ° C, chimicamente resistente. Il piombo ha 3 isotopi stabili: piombo-206 (radio G), piombo-207 (attinio D), piombo-208 (torio D) e 4 isotopi radioattivi: piombo-210 (radio D, T = 22 anni), piombo- 212 (torio B, T = 10,6 ore), piombo-211 (attinio B, T = 36,1 min), piombo-214 (radio B, T = 26,8 min).

Gli isotopi stabili del piombo con numeri di massa 206, 207 e 208 sono i prodotti finali del decadimento di tre serie radioattive naturali. Questi isotopi non sono radioattivi, ma sono sempre presenti nei minerali radioattivi. Il rapporto tra la quantità di piombo non radioattivo e il contenuto di elementi radioattivi (uranio, torio) nelle rocce e nei minerali consente di determinare l'età assoluta delle formazioni geologiche. I restanti quattro isotopi del piombo sono radioattivi. Tutti loro decadono per radiazione beta. I prodotti di decadimento del radio D, oltre ai raggi beta, emettono raggi alfa, quindi le fonti standard di radiazioni beta e alfa sono ottenute dal piombo-210.

Il piombo è usato come schermi e filtri per le radiazioni gamma. Il suo utilizzo per schermare le radiazioni alfa e beta non è pratico, poiché il piombo contiene sempre una certa quantità di isotopi radioattivi, in particolare il radio D. Anche altri isotopi radioattivi del piombo (con numeri di massa 200, 201 e 203) si trovano in natura, ma il loro numero è trascurabile.

Radioisotopi naturali non inclusi nelle famiglie radioattive. Oltre agli elementi radioattivi naturali, che sono membri delle tre serie naturali discusse sopra, esistono isotopi in natura che non sono geneticamente correlati tra loro, ma possiedono radioattività. Il numero di tali radioisotopi supera i 200, la loro emivita varia da frazioni di secondo a miliardi di anni.

Di interesse per l'ecologo sono gli isotopi con una lunga emivita: potassio-40, rubidio-87, samario-147, carbonio-14, lutezio-176 e renio-187. Il decadimento radioattivo dei nuclei di questi elementi è un atto isolato, cioè dopo il decadimento si forma un isotopo figlia stabile. Come si può vedere dalla Tabella 4, tutti i nuclei elencati sono soggetti a decadimento beta, ad eccezione del samario, che subisce decadimento alfa.

Tabella 4 - Isotopi radioattivi naturali non nelle famiglie

		numero atomico	Numero di Massa	Metà vita	Tipo decadimento
				1,3×10 9 anni
Carbonio-14
Rubidio-87				5,8×10 10 anni
Samaria-147				6,7×10 11 anni
Lutezio-176				2,4×10 10 anni
				4×10 12 anni

Dei sei radionuclidi naturali elencati, il più interessante è potassio-40, per la sua abbondanza nella crosta terrestre. Il potassio naturale contiene tre isotopi: potassio-39, potassio-40 e potassio-41, di cui solo il potassio-40 è radioattivo. Il rapporto quantitativo di questi tre isotopi in natura si presenta così: 93,08; 0,012; 6,91%.

Il potassio-40 si scompone in due modi. Circa l'88% dei suoi atomi subisce radiazioni beta e si trasforma in atomi di calcio-40. Un atto di decadimento del potassio-40 rappresenta una media di 0,893 particelle beta con un'energia di 1311 keV e 0,107 raggi gamma con un'energia di 1461 keV. Il restante 12% di atomi, sperimentando K-cattura vengono convertiti in atomi di argon-40. Il metodo potassio-argon per determinare l'età assoluta di rocce e minerali si basa su questa proprietà del potassio-40.

Rubidio. Il rubidio naturale è costituito da due isotopi: rubidio-85 e rubidio-87. Radioattivo è il secondo isotopo, che emette raggi beta morbidi con un'energia massima di 0,275 MeV e raggi gamma con un'energia di 0,394 MeV.

Quindi 87 Rb ha il valore maggiore, il secondo posto in quantità è occupato dal radioisotopo 40 K, ma la radioattività di 40 K nella crosta terrestre supera la radioattività della somma di tutti gli altri elementi radioattivi naturali per il fatto che il il decadimento di 40 K è accompagnato da radiazioni beta e gamma dure e 87 Rb ha un'emissione beta morbida e una lunga emivita.

Tabella 5– Concentrazione di alcuni radionuclidi e potenza
dosi assorbite in suoli di vario tipo

Tipi di terreno	Concentrazione, pCi/g					Energia assorbito dosi, mcrad/h
tortora
Castagna
Chernozem
foresta grigia
Sod-podzolic
Podzolic
torboso
Limiti di oscillazione

Samario. Dei sette isotopi conosciuti di questo elemento, solo il samario-147 è radioattivo. La sua quota nel samario naturale è di circa il 15%. Emette raggi alfa con un'energia di 2,11 MeV, la cui portata in aria è di 11,6 mm.

Lutezio. Molti dei suoi isotopi sono noti, ma solo il lutezio-176 è radioattivo. Come il potassio, decade in due modi: decadimento beta e cattura K. L'energia massima dei raggi beta è di circa 0,4 MeV. La radiazione gamma ha un'energia di 0,270 MeV.

Renio. L'isotopo radioattivo è il renio-187, la cui quota nel renio naturale è del 63%. Emette raggi beta con un'energia di 0,04 MeV.

Il carbonio occupa un posto speciale tra i radioisotopi naturali. Il carbonio naturale è costituito da due isotopi stabili, tra i quali predomina il carbonio-12 (98,89%). Il resto è quasi interamente rappresentato dall'isotopo carbonio-14 (1,11%).

Oltre agli isotopi stabili del carbonio, ne sono noti altri cinque radioattivi. Quattro di essi (carbonio-10, carbonio-11, carbonio-15 e carbonio-16) hanno tempi di dimezzamento molto brevi (secondi e frazioni di secondo). Il quinto radioisotopo, il carbonio-14, ha un'emivita di 5730 anni.

In natura, la concentrazione di carbonio-14 è estremamente bassa. Ad esempio, nelle piante moderne, un atomo di questo isotopo rappresenta 10 9 atomi di carbonio-12 e carbonio-13. Tuttavia, con l'avvento delle armi atomiche e della tecnologia nucleare, il carbonio-14 è ottenuto artificialmente dall'interazione di neutroni lenti con l'azoto atmosferico, quindi la sua quantità è in costante crescita.

La più significativa di tutte le fonti naturali di radiazioni
è un gas radon invisibile, inodore e insapore, pesante (7,5 volte più pesante dell'aria) che, insieme ad altri prodotti di decadimento figlio, è responsabile del 75% della dose equivalente effettiva individuale annua ricevuta dalla popolazione da sorgenti di radiazioni terrestri e di 50% della dose da tutte le fonti naturali di radiazioni. Il radon sotto forma di 222 Rn e 220 Rn viene rilasciato dalla crosta terrestre ovunque, ma una persona riceve la dose principale mentre si trova in una stanza chiusa e non ventilata (il livello di radiazione è 8 volte superiore a quello dell'aria esterna) a causa delle seguenti fonti : presa dal suolo, fondazione, soffitto ; il rilascio dai materiali da costruzione residenziali è di 60 kBq/giorno, 10 kBq/giorno penetrano dall'aria esterna, 4 kBq/giorno vengono rilasciati dall'acqua domestica e 3 kBq/giorno vengono rilasciati dal gas naturale quando viene bruciato.

Il radon raggiunge concentrazioni elevate all'interno se la casa si trova su un terreno con un alto contenuto di radionuclidi o se nella sua costruzione sono stati utilizzati materiali ad alta radioattività.

Tabella 6– Radioattività specifica media dei materiali da costruzione

Nota. La tabella mostra UNSCEAR, 1982.

Secondo gli scienziati della Mari State University (Novoselov G.N., Leukhin A.V., Sitnikov G.A., 1997), le scorie di carbone avevano la più alta attività specifica (A eff. =
= 437 Bq/kg), granito. Marmo, mattoni ceramici (A eff. = 335 Bq/kg), mattoni di silicato (A eff. = 856 Bq/kg), sabbia da costruzione (A eff. = 114 Bq/kg) avevano una radioattività specifica inferiore. Il calcestruzzo è caratterizzato da una gamma abbastanza ampia di variazione della radioattività specifica.

Altre fonti di radiazioni terrestri includono carbone, fosfati e fertilizzanti fosfatici, corpi idrici, ecc.

In generale, le fonti naturali di IA sono responsabili di circa il 90% della dose effettiva annua equivalente, di questa dose, le fonti terrestri rappresentano 5/6 parti (dovute principalmente alla radiazione interna), le fonti cosmiche rappresentano 1/6 parte (principalmente per irraggiamento esterno).

2.2.2.1. Radioattività dei gusci della Terra

Le prime osservazioni della radioattività dei suoli e delle rocce sono state effettuate all'inizio del XX secolo. Studi successivi hanno dimostrato che tutti gli oggetti dell'involucro geografico hanno una certa radioattività. Un'idea generale dell'ordine dei valori più frequentemente osservati della radioattività naturale dei suoli, delle piante, della crosta terrestre e dell'idrosfera può essere vista nella Tabella 7.

Tabella 7– Il contenuto medio di radionuclidi naturali in diversi oggetti dell'involucro geografico della Terra (secondo A.P. Vinogradov, L.A. Pertsov)

2.2.2.2. Radioattività delle rocce

La distribuzione degli elementi radioattivi nello spessore della crosta terrestre e della litosfera nel suo insieme, a profondità inaccessibili all'osservazione diretta, può essere giudicata solo sulla base di fatti indiretti e idee generali sulla struttura della Terra. Attualmente, il concetto che la radioattività delle rocce diminuisce con la profondità, ma rimane ancora misurabile a profondità molto significative, gode del massimo riconoscimento. Un pronunciato accumulo di elementi radioattivi in strato di granito la crosta continentale, stabilita da Strutt nel 1906, fu confermata da studi successivi.

I valori medi delle concentrazioni di elementi radioattivi nelle rocce sono riportati nella Tabella 8 e la Tabella 9 fornisce l'attività specifica delle rocce in relazione ai radionuclidi naturali secondo VNIIFTRI (1996). Questi dati mostrano la principale regolarità geochimica della diminuzione del contenuto di radioisotopi con un aumento della basicità delle rocce ignee. Il più alto contenuto di radionuclidi naturali si osserva nelle rocce ignee di composizione acida e alcalina ricche di potassio. I principali portatori di elementi radioattivi in ​​​​queste rocce sono accessorio minerali: zircone, monazite, xenotime, ortite, apatite e sfene . Per quanto riguarda i principali minerali che formano le rocce, è stato stabilito che i minerali salini (principalmente feldspati) hanno una radioattività media 3 volte superiore rispetto femico. Pertanto, in pratica, esiste una regola empirica: le rocce ignee di colore chiaro sono più radioattive di quelle scure.

Tabella 8 - La prevalenza di elementi radioattivi nelle rocce,
peso. % (secondo A.P. Vinogradov)

Tabella 9 - Attività specifica dei radionuclidi naturali nelle rocce

Rocce	Attività specifica, Bq/kg
igneo:
Principale
ultrabasico
sedimentario:
Calcari
Arenarie
Scisti di argilla

Scisti e argille hanno la più alta radioattività tra le rocce sedimentarie. Il contenuto di radionuclidi in essi si avvicina a quello delle rocce ignee acide - i graniti. Sulla base dell'analisi di numerosi log di raggi gamma da pozzi profondi e dei risultati di uno studio radiometrico di laboratorio su un gran numero di campioni di roccia sedimentaria, è stato riscontrato che i sedimenti chimici e organici puri hanno la minore radioattività tra loro. (salgemma, gesso, calcare, dolomite, sabbia di quarzo, selce, diaspro). I sedimenti marini sono generalmente più radioattivi dei sedimenti continentali.

2.2.2.3. Radioattività del suolo

Le rocce che formano il suolo dovrebbero essere considerate la principale fonte di elementi radioattivi nei suoli. Pertanto, i suoli sviluppati su rocce ignee acide sono relativamente ricchi di elementi radioattivi (uranio, radio, torio, potassio), mentre i suoli formati su rocce basiche e ultrabasiche ne sono poveri. I terreni argillosi sono quasi ovunque più ricchi di radioisotopi rispetto ai terreni sabbiosi.

I suoli, in quanto formazioni sciolte, sono vicini nella composizione materiale alle rocce sedimentarie; pertanto, obbediscono in gran parte ai modelli di distribuzione dei radionuclidi naturali nei depositi di questa genesi. La fine frazione colloidale dei suoli, con cui processi di scambio-assorbimento, arricchito in elementi radioattivi rispetto a particelle più grandi. Lo stesso vale per la componente organica dei suoli. Tuttavia, non esiste una relazione diretta tra la radioattività dei suoli e la quantità di materia organica in essi contenuta. La tabella 10 mostra l'attività specifica dei principali tipi di suolo secondo VNIIFTRI (1996). Secondo l'A.P. Vinogradov, il contenuto di radio nell'orizzonte del suolo superiore varia da 2,8 a 9,5 × 10 -10%. Inoltre, nella maggior parte dei suoli, si osserva un brusco spostamento dell'equilibrio radioattivo tra uranio e radio verso quest'ultimo, associato alla lisciviazione dell'uranio da parte delle acque sotterranee.

Tabella 10– Attività specifica dei radionuclidi naturali nei suoli

Principali tipi di terreno	Attività specifica, Bq/kg
Serozem
Grigio-marrone
Castagna
Chernozem
foresta grigia
Sod-podzolic
Podzolic
Torboso

Pertanto, la radioattività del suolo è dovuta principalmente ai radioisotopi naturali 40 K e 87 Rb. Il radioisotopo potassio-40 si accumula nei prodotti alimentari di origine vegetale e animale in misura diversa (Tabella 11).

Tabella 11– Contenuto di 40 K negli alimenti

pane di segale		carne di manzo
Pasta		maiale grasso
Grano saraceno
		Frutta secca
		Patata
Farina di frumento
latte fresco
Burro

Sotto l'influenza dei test sulle armi nucleari e dei fattori tecnogenici, i suoli sono ovunque contaminati da radionuclidi artificiali. Ad esempio, la densità media di contaminazione degli strati superiori del suolo dell'emisfero settentrionale con cesio radioattivo è di 0,12 Ci/km 2 .

2.2.2.4. Radioattività delle acque naturali

La radioattività delle acque fluviali e lacustri dipende dalla fonte della loro nutrizione. La pioggia, la neve e le acque dei ghiacciai contengono una piccola quantità di sali, quindi i serbatoi delle regioni montuose delle alte latitudini, che hanno questa fonte di cibo, sono praticamente sterili rispetto ai radionuclidi naturali.

I radionuclidi naturali entrano nei corpi idrici terrestri aperti principalmente con le acque sotterranee. Le acque sotterranee e interstratali, che alimentano laghi e fiumi, determinano i livelli di radioattività naturale nell'acqua di questi bacini. Pertanto, la radioattività dell'acqua di fiumi e laghi è soggetta a fluttuazioni significative. Dipende direttamente dalla composizione chimica e minerale delle rocce da esse drenate, in cui si trovano le conche dei laghi o dei bacini idrografici dei fiumi. Un altro fattore importante che influenza il grado di radioattività nell'acqua dei corpi idrici aperti è il clima, che determina il grado di alterazione chimica delle rocce, che sono il principale fornitore di radionuclidi naturali.

Infine, la concentrazione di radioisotopi nei laghi dipende dal grado di scambio idrico. I laghi endoreici nelle zone a clima arido possono essere notevolmente arricchiti di elementi radioattivi a causa della forte evaporazione dell'acqua stagnante.

Se escludiamo i fiumi che drenano le regioni di minerale di uranio, allora possiamo supporre che le acque fluviali siano caratterizzate da un contenuto inferiore di uranio, radio, torio, potassio e radon rispetto alle acque di mare, sebbene vi siano eccezioni a questa regola (ad esempio, il Syr Daria). La tabella mostra il contenuto di uranio in alcuni fiumi, secondo D.S. Nikolaev.

Tavolo 12 – Il contenuto di uranio nell'acqua di alcuni fiumi

Durante il periodo di piena, la radioattività dell'acqua del fiume diminuisce e durante la bassa marea aumenta. In inverno, quando i fiumi sono ricoperti di ghiaccio, c'è un aumento del contenuto di gas radioattivi nell'acqua: radon e toron.

Le acque sotterranee sono notevolmente arricchite di uranio, radio, torio e radon rispetto alle acque superficiali. La quantità di elementi radioattivi in ​​essi contenuti dipende dalla composizione materiale delle rocce ospiti e dalla chimica delle acque stesse. In idrogeologia, è consuetudine distinguere le acque di radon, radio e uranio, a seconda della predominanza dell'uno o dell'altro elemento radioattivo nella loro composizione. Esistono anche acque miste: radon-radio, uranio-radio, radio-mesotorio. La concentrazione di radio nelle acque sotterranee può raggiungere 2,5´10 -11% e uranio - 3´10 -5%.

Negli anni Trenta del XX secolo, V.G. Khlopin ha notato una maggiore concentrazione di radio nell'acqua dei giacimenti petroliferi. Attualmente, a seguito dello sfruttamento intensivo dei giacimenti di idrocarburi, ciò porta all'accumulo di radionuclidi naturali sulle apparecchiature di processo e sulle condutture dei giacimenti di petrolio e gas. In alcuni depositi, il rateo di dose di esposizione dell'apparecchiatura raggiunge i 6 mR/he l'attività specifica dei radionuclidi naturali nei fanghi supera i 10 5 Bq/kg. Ciò si traduce in un'esposizione incontrollata del personale e del pubblico.

2.2.2.5. Radioattività dell'aria atmosferica

L'atmosfera terrestre contiene sempre sostanze radioattive gassose sotto forma di gas inerti: radon, toron e actinon, la cui fonte emana rocce. radioattivo emanazioni, arrivando dal suolo nell'aria atmosferica, vengono quindi trasportati da correnti d'aria orizzontali e verticali. A loro volta, i gas radioattivi, in fase di decadimento, si trasformano in radioisotopi solidi, che cadono sulla superficie terrestre sotto forma di precipitazione attiva.

Actinon e Thoron non sono longevi. L'emivita della prima emanazione è di soli 3,92 s, e la seconda di 54,5 s, quindi si trovano in piccole quantità solo negli strati più bassi dell'atmosfera vicino alla superficie terrestre. L'emivita del radon è più significativa (3,82 giorni), per cui l'emanazione stessa ei suoi prodotti di decadimento vengono trasportati dal vento su lunghe distanze dal luogo di rilascio.

Le osservazioni mostrano che gli strati inferiori dell'atmosfera sopra i continenti contengono 1-2 atomi di radon per 1 cm 3 di aria. La concentrazione di toron è solitamente 10.000 volte inferiore. L'aria atmosferica sopra l'oceano contiene 100 volte meno radon che sulla terraferma. La concentrazione di radon diminuisce rapidamente con l'altitudine. Già ad un'altezza di 1 km, la sua quantità è 2 volte, e ad un'altezza di 4 km - 14 volte inferiore rispetto alla superficie terrestre.

Il modello di distribuzione dei prodotti di decadimento delle emanazioni radioattive è completamente diverso. Molti dei radioisotopi solidi che seguono le emanazioni nella serie radioattiva naturale sono quasi uniformemente distribuiti negli strati inferiori dell'atmosfera. Ad esempio, la concentrazione di Ra D a livello della superficie terrestre e ad un'altezza di 10 km è quasi la stessa.

Le particelle solide radioattive contenute nell'aria vengono catturate dalla condensazione delle goccioline d'acqua e cadono sulla superficie terrestre con le precipitazioni atmosferiche. Dopo forti piogge e nevicate, la radioattività dell'aria diminuisce.

Oltre alle emanazioni radioattive e ai prodotti solidi del loro decadimento, l'atmosfera contiene radioisotopi formati sotto l'azione dei raggi cosmici. Questi radionuclidi includono principalmente carbonio-14, la cui quantità nell'aria è trascurabile.

Il contributo delle singole fonti naturali nella formazione di dosi equivalenti umane efficaci è presentato nella Tabella 13.

Tabella 13– Dosi umane efficaci equivalenti da fonti naturali

Fonti di radiazioni	Dati medi mondiali
radiazione cosmica
Radiazione gamma terrestre
Esposizione interna
Radiazione da materiali da costruzione (radon)

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