Період напіврозпаду радіонуклідів

Для характеристики швидкості розпаду радіоактивних елементів використовують особливу величину - період напіврозпаду. Для кожного радіоактивного ізотопу існує певний інтервал часу, протягом якого активність знижується в два рази. Цей інтервал часу і носить назву період напіврозпаду.

Період напіврозпаду (Т½) - це час, протягом якого розпадається половина початкової кількості радіоактивних ядер. Період напіврозпаду - величина строго індивідуальна для кожного радіонукліда. У одного і того ж елемента можуть бути ізотопи з різними періодами напіврозпаду. Є ізотопи з періодом напіврозпаду від часток секунди до мільярдів років (від 3х10-7 с до 5х1015 років). Так для полонію-214 Т½ дорівнює 1,6 · 10-4 с, для кадмію-113 - 9,3х1015 років. Радіоактивні елементи поділяються на короткоживучі (період напіврозпаду обчислюється годинами і днями) - родон-220 - 54,5 с, вісмут-214 - 19,7 хв, ітрій-90 - 64 години, стронцій - 89 - 50,5 дня і довгоживучі ( період напіврозпаду обчислюється роками) - радій - 226 - 1600 років, плутоній-239 - 24390 років, реній-187 - 5х1010 років, калій-40 - 1,32х109 років.

З елементів, викинутих при аварії на ЧАЕС, відзначимо періоди напіврозпаду наступних елементів: йод-131 - 8,05 дня, цезій-137 - 30 років, стронцій-90 - 29,12 років, плутоній -241 - 14,4 року, америцій -241 -
432 року.

Для кожного радіоактивного ізотопу середня швидкість розпаду його ядер постійна, незмінна і характерна тільки для даного ізотопу. Кількість радіоактивних атомів будь-якого елементу, що розпадаються за проміжок часу пропорційно загальної кількості наявних радіоактивних атомів.

де dN - кількість зруйнованих ядер,

dt - проміжок часу,

N - кількість наявних ядер,

-l - коефіцієнт пропорційності (постійна радіоактивного розпаду).

Постійна радіоактивного розпаду показує ймовірність розпаду атомів радіоактивної речовини в одиницю часу, характеризує частку атомів даного радіонукліду, що розпадаються в одиницю часу, тобто постійна радіоактивного розпаду характеризує відносну швидкість розпаду ядер даного радіонукліду. Знак мінус (-l) показує, що кількість радіоактивних ядер зменшується з часом. Постійну розпаду виражають в зворотних одиницях часу: з-1, хв-1 і т.д. Величину, зворотну постійної розпаду (r = 1 / l), називають середньою тривалістю життя ядра.

Таким чином, закон радіоактивного розпаду встановлює, що за одиницю часу розпадається завжди одна і та ж частка нераспавшіхся ядер даного радіонукліду. Математичний закон радіоактивного розпаду можна показати у вигляді формули: λt

Nt = No х е-λt,

де Nt - кількість радіоактивних ядер, що залишаються після закінчення часу t;

No - вихідне кількість радіоактивних ядер в момент часу t;

е - основа натуральних логоріфмов (= 2,72);

-l - постійна радіоактивного розпаду;

t - проміжок часу (дорівнює t-to).

Тобто число нераспавшіхся ядер убуває з часом по експоненті. За цією формулою можна розрахувати число нераспавшіхся атомів в даний момент часу. Для характеристики швидкості розпаду радіоактивних елементів на практиці замість постійної розпаду користуються періодом напіврозпаду.

Особливість радіоактивного розпаду в тому, що ядра одного і того ж елемента розпадаються не всі відразу, а поступово, в різний час. Момент розпаду кожного ядра не може бути передбачений заздалегідь. Тому розпад будь-якого радіоактивного елемента підпорядковується статистичним закономірностям, носить імовірнісний характер і може бути математично визначено для великої кількості радіоактивних атомів. Іншими словами, розпад ядер відбувається нерівномірно - то більшими, то меншими порціями. З цього випливає практичний висновок, що при одному і тому ж часу вимірювання числа імпульсів від радіоактивного препарату ми можемо отримати різні значення. Отже, для отримання вірних даних необхідно вимірювання однієї і тієї ж проби проводити не один, а кілька разів, і чим більше, тим точніше будуть результати.