Радіоакти́вні ряди́, радіоакти́вні роди́ни — групи радіонуклідів (радіоактивних ізотопів), в яких кожний наступний ізотоп виникає внаслідок - або -розпаду попереднього. Відомі чотири радіоактивні ряди: ряд торію (4n) — → ; ряд радію (4n+2) — → ; ряд актинію (4n+3) — → ; ряд нептунію (4n+1) — 237Np → .
Кожний ряд має свого родоначальника – нуклід з найбільшим періодом напіврозпаду, і завершується стабільним нуклідом. Перші три ряди існують у природі, останній одержаний штучно. У земній корі присутні всі члени природних радіоактивних рядів. Але чим менший період напіврозпаду певного члена природного радіоактивного ряду, тим менший його вміст у земній корі. Наприклад, на 1 т урану в природних умовах припадає близько 0,34 г () і тільки г ().
Активності тих членів ряду, шлях до яких від батьківського ізотопа не проходить через розгалуження, при настанні вікової рівноваги рівні. Так, активність радію-224 в торієвих зразках через кілька десятків років після виготовлення стає практично рівною активності торію-232, тоді як активність талію-208 (утворюється в цьому ж ряду при α-розпаді вісмуту-212 з коефіцієнтом розгалуження 0,3594) прямує до 35,94 % від активності торію-232. Характерний час встановлення вікової рівноваги в ряді дорівнює декільком періодам напіврозпаду найбільш довгоживучого (серед дочірніх) члена сімейства. Вікова рівновага у ряді торію настає досить швидко, за десятки років, тому що періоди напіврозпаду всіх членів ряду (крім батьківського нукліда) не перевищують декількох років (максимальний період напіврозпаду — у радію-228). В ряді урану-235 рівновага відновлюється приблизно за сто тисяч років (найбільш довгоживучий дочірній член ряду — протактиній-231, ), в ряду урану-238 — приблизно за мільйон років (визначається ураном-234, ).
Типи рядів Трьома найпоширенішими видами радіоактивного розпаду є -розпад, ±-розпад та ізомерний перехід. В результаті -розпаду масове число ядер завжди зменшується на чотири, тоді як в результаті -розпадів та ізомерних переходів масове число ядра не змінюється. Це призводить до того, що всі нукліди поділяються на чотири групи (ряди) в залежності від залишку цілочисельного ділення масового числа нукліда на чотири (тобто батьківський нуклід і його дочірній нуклід, утворений в результаті -розпаду, будуть належати до однієї групи). У всіх рядах відбувається утворення гелію (з -частинок).
Три основних радіоактивних ряди, що спостерігаються у природі, як правило називаються рядом торію, рядом радію і рядом актинію. Кожен з цих рядів закінчується утворенням різних стабільних ізотопів свинцю. Масовий номер кожного з нуклідів в цих рядах може бути поданим у вигляді , і , відповідно.
Ряд торію
Радіоактивний ряд нуклідів з масовим числом, яке можна подати у вигляді , називається рядом торію. Ряд починається з торію-232, що зустрічається у природі, і завершується утворенням стабільного свинцю-208.
НуклідІсторичне позначенняІсторична назваВид розпадуПеріод напіврозпадуЕнергія, що виділяється, МеВПродукт розпаду α 2,645 року 6,1181 α 3,4 років 6,260 α 8 років 4,589 β− 14,1 год 0,39 β− 1,032 год 2,2 α 6561 рік 5,1683 α 2,3 років 4,494 Th Торій α 1,405 років 4,081 MsTh1 Мезоторій 1 β− 5,75 років 0,046 MsTh2 Мезоторій 2 β− 6,15 год 2,124 RdTh Радіоторій α 1,9116 роки 5,520 ThX Торій X α 3,66 дня 5,789 Tn (ThEm) (еманація торію) α 55,6 с 6,404 ThA Торій A α 0,145 с 6,906 ThB Торій B β− 10,64 год 0,570 ThC Торій C β− 64,06 % α 35,94 % 60,55 хв 2,252 6,208 ThC' Торій C' α 299 нс 8,955 ThC" Торій C" β− 3,053 хв 4,999 ThD Торій D, торієвий свинець стабільний
Ряд нептунію
Радіоактивний ряд нуклідів з масовим числом, яке можна подати у вигляді , називається рядом нептунію. Ряд починається з нептунію-237 і завершується утворенням стабільного . В цій серії в природі зустрічається тільки майже стабільний . Однак з розвитком ядерних технологій в результаті ядерних досліджень і радіаційних аварій в навколишнє середовище потрапили радіонукліди, такі як та америцій-241, які також можуть бути віднесені за масовим числом до початку ряду нептунію. Оскільки цей ряд був вивчений недавно, його ізотопи не мають історичних назв. Слабка -активність вісмуту-209 була виявлена лише в 2003 році, тому в більш ранніх роботах він називається кінцевим (і єдиним з тих, що збереглися в природі) нуклідом ряду.
НуклідВид розпадуПеріод напіврозпадуЕнергія, що виділяється, МеВПродукт розпаду α 351 рік 5,813 + 0,388 α 8500 років 5,362 + 0,175 β− 14,4 років 0,021 α 432,7 роки 5,638 α 2,14 років 4,959 β− 27,0 д 0,571 α 1,592 років 4,909 α 7340 років 5,168 β− 14,9 д 0,36 α 10,0 д 5,935 α 4,8 хв 6,3 α 32 мс 7,0 β− 97,80 % α 2,20 % 46,5 хв 1,423 5,87 α 3,72 мкс 8,536 β− 2,2 хв 3,99 β− 3,25 роки 0,644 α 1,9 років 3,14 стабільний
Ряд радію
Радіоактивний ряд нуклідів з масовим числом, яке можна подати у вигляді , називається рядом радію (іноді називають рядом урану або урану-радію). Ряд починається з урану-238 (зустрічається в природі) і завершується утворенням стабільного свинцю-206
НуклідІсторичне позначенняІсторична назваВид розпадуПеріод напіврозпадуЕнергія, що виділяється, МеВПродукт розпаду UI Уран I α 4,468 років 4,270 UX1 Уран X1 β− 24,10 діб 0,273 m m UX2 Уран X2, бревій β− 99,84 % ізомерний перехід 0,16 % 1,16 хв 2,271 0,074 UZ Уран Z β− 6,70 год 2,197 UII Уран II α 245500 років 4,859 Io Іоній α 75380 років 4,770 Ra Радій α 1602 роки 4,871 Rn (RaEm) Радон (еманація радію) α 3,8235 д 5,590 RaA Радій A α 99,98 % β− 0,02 % 3,10 хв 6,115 0,265 RaAt Астат α 99,90 % β− 0,10 % 1,5 с 6,874 2,883 AtEm еманація астату α 35 мс 7,263 RaB Радій B β− 26,8 хв 1,024 RaC Радій C β− 99,98 % α 0,02 % 19,9 хв 3,272 5,617 RaC' Радій C' α 0,1643 мс 7,883 RaC" Радій C" β− 1,30 хв 5,484 RaD Радій D β− 22,3 роки 0,064 RaE Радій E β− 99,99987 % α 0,00013 % 5,013 діб 1,426 5,982 RaF Радій F, полоній α 138,376 діб 5,407 RaE" Радій E" β− 4,199 хв 1,533 RaG Радій G, урановий свинець - стабільний - -
Ряд актинію
Радіоактивний ряд нуклідів з масовим числом, яке можна подати у вигляді , називається рядом актинію або урану-актинію. Ряд починається з урану-235 і завершується утворенням стабільного свинцю-207.
НуклідІсторичне позначенняІсторична назваВид розпадуПеріод напіврозпадуЕнергія, що виділяється, МеВПродукт розпаду α 2,41 років 5,244 AcU Актиноуран α 7,04 років 4,678 UY Уран Y β− 25,52 год 0,391 Pa Протактиній α 32760 років 5,150 Ac Актиній β− 98,62 % α 1,38 % 21,772 роки 0,045 5,042 RdAc Радіоактиній α 18,68 діб 6,147 AcK Актиній K β− 99,994 % α 0,006 % 22,00 хв 1,149 5,340 AcX Актиній X α 11,43 діб 5,979 AcAtI Актиноастат I α 97,00 % β− 3,00 % 56 с 6,275 1,700 An (AcEm) Актинон (еманація актинію) α 3,96 с 6,946 β− 7,6 хв 2,250 AcA Актиній A α 99,99977 % β− 0,00023 % 1,781 мс 7,527 0,715 AcAtII Актиноастат II α 0,1 мс 8,178 AcB Актиній B β− 36,1 хв 1,367 AcC Актиній C α 99,724 % β− 0,276 % 2,14 хв 6,751 0,575 AcC' Актиній C' α 516 мс 7,595 AcC" Актиній C" β− 4,77 хв 1,418 AcD Актиній D, актинієвий свинець стабільний
Див. також Радіонуклід Радіоактивний розпад Вікова рівновага
Література
Decay chains National Nuclear Data Center