Период полураспада урана: основные характеристики и применение

Изучая явление радиоактивности, каждый учёный обращается к такой важнейшей его характеристике как период полураспада. Как известно, закон радиоактивного распада гласит, что каждую секунду в мире происходит распад атомов, при этом количественная характеристика этих процессов напрямую связана с количеством имеющихся атомов. Если за определённый период времени произойдёт распад половины от всего имеющегося в наличии количества атомов, то распад ½ от оставшихся атомов потребует такого же количества времени. Именно этот временной промежуток и называется периодом полураспада. У разных элементов он различен – от тысячных долей миллисекунды до миллиардов лет, как, например, в случае, когда речь идёт про период полураспада урана.

Уран, как самый тяжёлый из всех существующих в естественном состоянии элементов на Земле, является вообще самым прекрасным объектом для изучения процесса радиоактивности. Этот элемент был открыт ещё в 1789 году немецким учёным М. Клапротом, который дал ему название в честь недавно открытой планеты Уран. То, что уран радиоактивен, было совершенно случайно установлено в конце XIX века французским химиком А. Беккерелем.

Период полураспада урана рассчитывается по той же формуле, что и аналогичные периоды других радиоактивных элементов:

T_{1/2} = au ln2 = frac{ln 2}{lambda},

где «au» - среднее время существования атома, «lambda» - основная постоянная распада. Так как ln2 равен примерно 0,7, то период полураспада лишь на 30% короче в среднем, чем общее время жизни атома.

Несмотря на то, что на сегодняшний день учёным известно 14 изотопов урана, в природе их встречаются только три: уран-234, уран-235 и уран-238. Период полураспада урана различен: так для U-234 он составляет «всего» 270 тысяч лет, а период полураспада урана-238 превышает 4,5 миллиарда. Период полураспада урана-235 находится в «золотой середине» - 710 миллионов лет.

Стоит отметить, что радиоактивность урана в естественных условиях достаточно высока и позволяет, к примеру, засветить фотопластинки в течение всего лишь часа. В то же время стоит отметить, что из всех изотопов урана только U-235 пригоден для изготовления начинки для ядерной бомбы. Все дело в том, что период полураспада урана-235 в промышленных условиях менее интенсивен, чем его «собратьев», поэтому и выход ненужных нейтронов здесь минимален.

Период полураспада урана-238 значительно превышает 4 миллиарда лет, однако и он сейчас активно используется в атомной промышленности. Так, как для того, чтобы запустить цепную реакцию по делению тяжёлых ядер этого элемента, необходимо значительное количество энергии нейтронов. Уран-238 используют в качестве защиты в аппаратах деления и синтеза. Однако большая часть добытого урана-238 используется для синтеза плутония, применяемого в ядерном оружии.

Длительность периода полураспада урана учёные используют для того, чтобы рассчитать возраст отдельных минералов и небесных тел в целом. Урановые часы представляют собой достаточно универсальный механизм для подобного рода расчётов. В то же время, чтобы возраст был рассчитан более или менее точно, необходимо знать не только количество урана в тех или иных породах, но и соотношение урана и свинца как конечного продукта, в который превращаются ядра урана.

Есть ещё один способ расчёта пород и минералов, он связан с так называемым спонтанным делением ядер урана. Как известно, в результате спонтанного деления урана в естественных условиях его частицы с колоссальной силой бомбардируют рядом находящиеся вещества, оставляя за собой особые следы – треки.

Именно по количеству этих треков, зная при этом период полураспада урана, учёные и делают вывод о возрасте того или иного твёрдого тела – будь то древняя порода или относительно «молодая» ваза. Все дело в том, что возраст объекта прямо пропорционален количественному показателю атомов урана, ядра которого бомбардировали его.

Источник: fb.ru

P/S

С учётом свойств этого элемента, нетрудно предположить, что территории, на которых будут использованы боеприпасы с ураном (стыдливо называемые – боеприпасы с обеднённым ураном) окажутся, загрязнены радиацией на длительный срок, или потребуется дорогостоящая дезактивация (вывоз всего на захоронения). Поэтому инициатива Британии о поставках бронебойных снарядов с обеднённым ураном в зону конфликта, говорит о том, что Украина им не нужна и они уже признали её поражение, теперь вопрос только в том, сколько Россия потратит на восстановление освобождённых территорий.