Природные радиоактивные веще­ства имеют высокие нуклонные числа. Можно создать искусственные радио­активные вещества путем бомбарди­ровки более легких нуклидов а-частицами, протонами или нейтронами. Образованные таким образом веще­ства называются радиоизотопами.

Примечание.

 Нуклид — это любое конкретное ядро, имеющее определен­ные протонное и соответственно нуклонное числа. Различные нуклиды, ко­торые имеют одинаковое протонное число (но различные нуклонные чис­ла), называются изотопами (изотоп­ные нуклиды).

Первым радиоизотопом был неста­бильный изотоп фосфора. Он был по­лучен в 1934 г. путем бомбардировки алюминия а-частицами:

₂⁴He + ₁₃²⁷ Al=₁₅³⁰P+₀¹n

В результате реакции образуется фос­фор-30 и нейтрон. Заметьте, что в каждой части уравнения сумма ну- клонных чисел составляет 31, а сумма протонных чисел — 15. Фосфор-30 распадается, испуская позитрон, и имеет период полураспада примерно 3 мин.

О позитроне ранее не упоминалось, поскольку он не присутствует в есте­ственной радиоактивности. Он имеет массу, равную массе электрона, и по­ложительный заряд, который равен и противоположен заряду электрона. Он обозначается как Че.

Когда магний подвергается бом­бардировке нейтронами, то образует­ся радиоизотоп натрия. Происходит следующая реакция:

₁₂²⁴Mg+₀¹n=₁₁²⁴Na+₁¹H

Натрий распадается с испусканием b-частицы:

₁₁²⁴Na-_-1⁰e=₁₂²⁴Mg

Детально ознакомиться с техникой производства радиоизотопов вы може­те в других изданиях. Важно лишь отметить, что в настоящее время мож­но синтезировать любой радиоизотоп. Большая часть из них имеет короткие периоды полураспада. Это очень важ­но, поскольку их активность и, следова тельно, опасность их радиоактивного излучения не являются длительными.

Применение радиоизотопов

Все изотопы определенного веще­ства имеют одинаковые химические свойства и ведут себя идентично. Пре­имуществом радиоизотопов является то, что их местонахождение можно легко обнаружить по испускаемой ими радиации.

Радиоизотопы могут быть также использованы для определения степе­ни износа подшипников. Если радио­изотоп внедрить в подшипник, то его тонкие стираемые с поверхности и уно­симые с маслом частички будут ра­диоактивными. Если пробу этого мас­ла проверить на радиоактивность, то по результатам можно проверить сте­пень происходящего износа.

Утечки в трубах могут быть об­наружены добавлением небольшого количества радиоизотопа в текущую по ним жидкость. Для нахождения места, где происходит утечка радио­изотопа, используется детектор излу­чения.

Кобальт-60 является нестабильным радионуклидом с периодом полураспа­да 5,23 года. Он образуется бомбар­дировкой нейтронами кобальта-59:

₂₇⁵⁹Co+₀¹n=₂₇⁶⁰Co

Кобальт-60 испускает высокоэнерге- тичное у-излучение. Оно используется в раковой терапии вместо сложно по­лучаемого А’-излучения высокой энер­гии. Оно также может применяться

для обнаружения трещин в сварных швах. Источник уизлучения должен быть особенно хорошо экранирован, но громадным преимуществом его пе­ред источником рентгеновских лучей является то, что он более портативен и не требует источника питания.

Радиоактивный фосфор Р-32 и ра­диоактивный иод-131 являются пред­ставителями тех многочисленных ис­кусственных радионуклидов, которые используются для отыскания повреж­дений. Смеси, содержащие небольшие количества радиоактивного изотопа вместе со стабильным изотопом, при­меняются для прослеживания прохож­дения веществ в стволе растения, те­лах животных и человека. Местона­хождение радиоактивного изотопа в теле может быть определено без вскры­тия или проникновения в него по ис­пускаемой радиации. Это позволяет диагностировать состояние некоторых внутренних органов без хирургическо­го вмешательства

Радиоизотопы широко применяют­ся в промышленности, например, для гого, чтобы проверить, постоянна ли толщина производимого материала. По мере того как материал проходит между радиоактивным источником и счетчиком, любое изменение его тол­щины вызывает изменение в скорости счета (если толщина уменьшается, то скорость счета увеличивается), и этр может быть зафиксировано (рис. 1).

Естественные радиоактивные изотопы

Существует небольшое число ра­диоизотопов с низким протонным чис­лом, которые находятся в естествен­ном виде. Они образуются в резуль­тате бомбардировки излучением из космоса (космическими лучами). Наи­более известным из них является ра­диоактивный углерод-14, который об­разуется из азота при бомбардировке его нейтронами:

₇¹⁴N+₀¹n=₆¹⁴C+₁¹H

Углерод-14 распадается с испусканием b-частицы и снова становится азотом:

₆¹⁴C-_-1⁰e=₇¹⁴N

Углерод-14 имеет большой период по­лураспада — примерно 5600 лет. Сле­дует отметить, что существует равно­весие уровня образования углерода-14 в атмосфере и уровня его распада и что количество его в атмосфере по­стоянно. Часть его вбирается расте­ниями и животными. Когда растение или животное погибает, то оно более не потребляет углерод, а имевшийся в нем углерод-14 распадается. Таким образом, время, когда существо умер­ло, может быть определено по актив­ности углерода-14 в нем. Датирование при помощи углерода стало, таким образом, важным методом работы ар­хеологов и антропологов.