Табиғи және жасанды радиоактивтілік

Атом ядросының әртүрлі себептерінің түрлену мүмкіндіктерін қарастырайық. Осы түрленулер ядролық реакциялар деп аталады. Ядролық реакцияларға ядроның өздігінше түрленулері, яғни радиоактивтіліктің кейбір жалпы заңдылықтары жатады. Радиоактивті түрленулердің элементар заңдылығы, изоляцияланған (тұйықталған) радиоактивті изотоптың ыдырауына бағынады. Шын мәнінде радиоактивті түрлену тізбектеліп кетеді. Радиоактивті заттардың ыдырау нәтжесінде жаңа зат изотобы түзіледі, ол радиоактивті қасиетке ие болуыда болмауыда мүмкін немесе орнықты тұрақтылықта болады. Егер радиоактивті қасиетке ие болса, ол әрмен қарай бірнеше рет түрленіп жаңа радиоактивті зат изотопын береді, одан әрі түрлену нәтижесінде радиоактивті немесе тізбек түзеді (А→ В → С →D). Радиоактивті әулет деп бастапқы аналығы радиоактивті элементтен, өздігінше ыдырау нәтижесінде радиоактивті ұрпақтар (В → С → D) тізбегі түзілетін, барлық элементтер жиынтығын айтамыз. Егер әулеті радиоактивті болса, ол одан әрі тізбек түзеді. Қазіргі кезде төрт радиоактивті әулеттер белгілі. Оның үш әулетінің бастапқы тегі табиғи элементтер – уран (₉₂U²³⁸), торий (₉₀Тһ²³²)және 235 (₉₂U²³⁵). Мұндағы уран – 235 элементі, актиноуран деп аталады, ол АсU деп белгіленіп жазылады. Ал төртінші әулетке бастапқы тегі жасанды түрде алынған нептуний – 232 (Nр²³²) жатады.

Радиоактивті ыдырау кезінде ядроның атомдық нөміріде (Z), массалық саны да (А) өзгеруі мүмкін. Немесе екеуі де өзгермей ядроның тек ішкі күйі яғни энергиясы ғана өзгеруі мүмкін.

Радиоактивті ыдырау энергетикалық тиімді болуы тиіс, ол үшін ыдырайтын ядроның массасы ыдыраған бөлшектер мен жарықшақтардың массаларының жиынтығынан артық болуы керек. Бұл шарт радиоактивті ыдырау үшін қажет.

Бақылаулар бойынша радиоактивтіліктің статистикалық құбылыс екенін көре аламыз. Бірдей екі ядроның ыдырау уақыттары бірдей бола бермейді, яғни ядролардың өте көп саны үшін олардың орташа өмір сүру уақыты, пайда болу жолы, қоршаған орта күйіне (температура, қысым, агрегат күйіне) тәуелсіз, тек ол ядроларды ғана сипаттайтын шама.

Заттың радиоактивтілігі тегіне байланысты екіге бөлінеді. Біріншісі табиғатта элементтер пайда болғаннан бері радиоактивті қасиеті бар болса, ол табиғи деп, ал екіншісі адамның қолдан жасаған реакцияларымен алынған радиоактивтілік жасанды деп аталады. Табиғатта кездесетін радиоактивтіліктің үш түрі бар: олар – α – ыдырау, β – ыдырау және γ – сәулелену. Бұлардан басқа табиғи радиоктивтілік қатарына ауыр ядролардың өздігінен бөлінуі де жатады.

Жасанды радиоактивтілік, ыдыраудың осы төрт түрінен басқа нейтрондық және протондық ыдырауларды да қамтиды.

Жоғарыда айтылғандай, радиоактивті ыдырау энергиялық тиімді болу керек.

Ол үшін ыдырау энергиясы Е>0 болуға тиіс, мұндай құбылыс экзоэнергиялық (экзотермиялық) деп аталады.

(5.5.1)

мұндағы М_а – аналық масса, М_у – ұрпақтық масса, _s - бөлінген бөлшектердің жиынтық массасы.