Перыяд паўраспаду ўрану: асноўныя характарыстыкі і прымяненне

Вывучаючы з'ява радыеактыўнасці, кожны навуковец звяртаецца да такой найважнейшай яго характарыстыцы як перыяд паўраспаду. Як вядома, закон радыеактыўнага распаду абвяшчае, што кожную секунду ў свеце адбываецца распад атамаў, пры гэтым колькасная характарыстыка гэтых працэсаў напрамую звязана з колькасцю наяўных атамаў. Калі за пэўны перыяд часу адбудзецца распад за палову ад усяго наяўнага ў наяўнасці колькасці атамаў, то распад ½ ад пакінутых атамаў запатрабуе такога ж колькасці часу. Менавіта гэты часавы прамежак і называецца перыядам паўраспаду. У розных элементаў ён розны - ад тысячных доляй мілісекунды да мільярдаў гадоў, як, напрыклад, у выпадку, калі гаворка ідзе пра перыяд паўраспаду ўрану.

Уран, як самы цяжкі з усіх існуючых у натуральным стане элементаў на Зямлі, з'яўляецца наогул самым выдатным аб'ектам для вывучэння працэсу радыеактыўнасці. Гэты элемент быў адкрыты яшчэ ў 1789 году нямецкім навукоўцам М. Клапротом, які даў яму назву ў гонар нядаўна адкрытай планеты Уран. Тое, што ўран радыёактыўны, было зусім выпадкова ўстаноўлена ў канцы XIX стагоддзя французскім хімікам А. Бекерэлем.

Перыяд паўраспаду ўрану разлічваецца па той жа формуле, што і аналагічныя перыяды іншых радыеактыўных элементаў:

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

дзе «au» - сярэдні час існавання атама, «lambda» - асноўная пастаянная распаду. Так як ln 2 роўны прыкладна 0,7, то перыяд паўраспаду толькі на 30% карацей у сярэднім, чым агульны час жыцця атама.

Нягледзячы на тое, што на сённяшні дзень навукоўцам вядома 14 ізатопаў ўрану, у прыродзе іх сустракаюцца толькі тры: уран-234, уран-235 і уран-238. Перыяд паўраспаду ўрану розны: так для U-234 ён складае «усяго» 270 тысяч гадоў, а перыяд паўраспаду ўрану-238 перавышае 4,5 мільярда. Перыяд паўраспаду ўрану-235 знаходзіцца ў «залатой сярэдзіне» - 710 мільёнаў гадоў.

Варта адзначыць, што радыеактыўнасць ўрану ў натуральных умовах досыць высокая і дазваляе, да прыкладу, засвяціць фотапласцінцы на працягу ўсяго толькі гадзіны. У той жа час варта адзначыць, што ў з усіх ізатопаў ўрану толькі U-235 прыдатны для вырабу начыння для ядзернай бомбы. Уся справа ў тым, што перыяд паўраспаду ўрану-235 у прамысловых умовах менш інтэнсіўны, чым яго «братоў», таму і выхад непатрэбных нейтронаў тут мінімальны.

Перыяд паўраспаду ўрану-238 значна перавышае 4 мільярды гадоў, аднак і ён цяпер актыўна выкарыстоўваецца ў атамнай прамысловасці. Так, як для таго, каб запусціць ланцуговую рэакцыю па дзяленні цяжкіх ядраў гэтага элемента, неабходна значная колькасць энергіі нейтронаў. Уран-238 выкарыстоўваюць у якасці абароны ў апаратах дзялення і сінтэзу. Аднак большая частка здабытага ўрану-238 выкарыстоўваецца для сінтэзу плутонію, які ўжываецца ў ядзерную зброю.

Працягласць перыяду паўраспаду ўрану навукоўцы выкарыстоўваюць для таго, каб разлічыць ўзрост асобных мінералаў і нябесных тэл ў цэлым. Уранавыя гадзіны ўяўляюць сабой досыць універсальны механізм для падобнага роду разлікаў. У той жа час, каб узрост быў разлічаны больш ці менш дакладна, неабходна ведаць не толькі колькасць ўрану ў тых ці іншых пародах, але і суадносіны ўрану і свінцу як канчатковага прадукту, у які ператвараюцца ядра ўрану.

Ёсць яшчэ адзін спосаб разліку парод і мінералаў, ён звязаны з так званым спантанным дзяленнем ядраў ўрану. Як вядома, у выніку спантанага дзялення ўрану ў натуральных умовах яго часціцы з каласальнай сілай бамбуюць побач знаходзяцца рэчывы, пакідаючы за сабой асаблівыя сляды - трэкі.

Менавіта па колькасці гэтых трэкаў, ведаючы пры гэтым перыяд паўраспаду ўрану, навукоўцы і робяць выснову пра ўзрост таго ці іншага цвёрдага цела - няхай гэта будзе старажытная парода або адносна "маладая" ваза. Уся справа ў тым, што ўзрост аб'екта прама прапарцыйны колькаснаму паказчыку атамаў ўрану, ядра якога бамбардзіравалі яго.