Файл: Баранов, В. И. Радиогеология учебник.pdf

тайного

деления

приходится на 2 3

8 U , так как

его полупериод

спон­

танного

деления

значительно

меньше, чем

у

2 3 2 T h

и 2 3

5 U :

для

2 3 2 Т1т>10 2 2

лет,

для

2 3 5 U

—

1,8-Ю1 7 , для

2 3 8 U

— 5,9-1015 ^-

+1,3-101 6 лет (Шуколюков, 1970).

Характер

ядерных

реакций,

вызываемых

нейтроном,

зависит

ные нейтроны. Так, в шахтах редкометального оруденения

Цент­

рального Казахстана

поток

быстрых

нейтронов

был

равен

14

нейтр/сут-см2,

а поток медленных нейтронов —

11

нейтр/суту^

Хсм2.

(а, п)

п),

Нейтроны,

образованные в

породах

по реакциям

и (у,

обладают сравнительно небольшой энергией. Основным

видом

их взаимодействия с ядрами элементов

являются

реакции

типа

(п,

у). Такие реакции характерны для ядер, обладающих большим

эффективным сечением

реакции

(Cd, В,

С1,.Мп,

редкоземельные

приложении 2. Для

некоторых легких элементов (Li, В) происхо­

дит реакция типа (п,

а ) :

§Ы + я - * . » Н + а .

тия в литосфере — 10—3

UT/CAI2-сек.

Другим примером может слу­

жить реакция 1 0 В (п, a) 7 L i .

Все подобные

реакции являются

дополнительным

источником

а-излучения.

Помимо этого тепловые нейтроны способны вызывать деление

ядер 2 3 5

U . При делении освобождаются

дополнительные

нейтроны,

вклад которых в общий нейтронный поток на урановых

месторож­

дениях может иногда достигать

50%.

Быстрые нейтроны имеют космическое происхождение или воз­

никают при делении тяжелых ядер. Они могут вступать

в реакции

с тяжелыми ядрами. За счет таких реакций объясняют

появление

2зэри и

231т/п в

соответствующих урановых и торцевых

минералах.

Реакции имеют следующий

характер:

238TJ _|_ п

239TJ Л

239 Щ Д,

2 3 9 р ц

Д 23Б JJ^

2 3 2 Th + n-+*31Th

+ 2п'.

Таким

образом,

непосредственным

продуктом

реакции

2 3 8 Щ/г,

y ) 2 3 9 U

является 2 3 9 U , который

превращается в 2 3 9 Р и после

нескольких актов

распада.

В

результате

спонтанного

деления

2 3 5 U

в породах

накаплива­

Т а б л и ц а 7

Некоторые долгоживущие активные продукты деления

2 3 8 U

(по Ю. А. Шуколюкову, 1970)

Равновесное число

Ядро

T,, , годы

Тип

атомов, образовавшееся

Продукт

/е'

распада

в течение года в 1 т

распада

вещества земноп коры,

">Se

6,5-10*

34,6

">Вг

"Кг

2,1 'Ш5

к

414

85В г

85К г

10,27

з-

0,044

MRb

8 7 Rb

6,2- 10го

з-

108 (не равновесное)

8 'Sr

9 0 Sr

27,7

3-

2,27

eoy

9 3 Z r

9,5-Ю5

з-

83 000

»3 Nb

"Тс

2,12-10s

з-

18 000

»°Ru

io7 pd

5-10°

з-

14 400

107A g

129J

27

з-

0,009

1 2 5 T e

1,72-Ю7

з-

222 000

1 2 °Xe

135Cs

1,1-10°

з-

193 000

« 6 B a

137CS-

30,0

з-

2,69

iS 7 Ba

"iSm

93 '

з-

0,60

защищенных атмосферой, таких,

как метеориты, Луна,

астероиды

и др. Продукты

взаимодействия

первичного

космического

излуче­

ния с веществом

подобных тел, накапливаясь

в них, несут

в себе

ценнейшую информацию об эволюции состава излучения

за по­

следние 4,5 млрд. лет, его источниках, а следовательно,

позволяют

расширить наши представления о строении и эволюции

Вселенной.

Наиболее интенсивно протекают ядерные реакции в космиче­

ских телах малых размеров — метеоритах.

Неупругое

взаимо­

действие быстрых и сверхбыстрых частиц космического

излучения

оценивается в п-Ю-7

г/г (в то время

как концентрация

U и Th

имеет порядок Ю - 8 г/г). Активность

отдельных изотопов

в недав­

но

выпавших

метеоритах

колеблется

от 0,/г до 100-п

расп/мин-кг.

В

метеоритах

обнаружены: 3 2 Р "(7"i/2= 14,3 дня), 5 1 Сг

(27,5 дня),

3 7 Аг

(35,1 дня), 5 8 Со

(72 дня), 5 6 Со

(77,3 дня), 4 6 Sc

(84,2 дня),

4 5 Са

(168 дней), 5 7 Со

(267 дней), 5 4 Мп

(300 дней), 4 9 V (330 дней),

5 5 Fe

(2,60 года), 2 2 Na

(2,62 года), 6 0 Со

(5,26 года), 3 Н

(12,6. года),

4 4 T i

( — 46 лет),3 9 Аг

(269 лет), 3 2 Si

( — 650 лет), 1 4 С

(5745 лет),

5 9 N i

(1-Ю5 лет), 3 6 С1

(2,6-105 лет), 2 6 А1

(7,4-Ю5

лет), 5 3 Мп

(3,7-105 лет), , 0 Ве (2,9-10е л е т ) , 4 0 К (1,48-109

лет).

в 30 раз, 3 Не/ 4 Не — в 2,5 • 105

раз. Некоторые

отклонения

от со­

става

земной

атмосферы наблюдаются

для изотопов Кг

и Хе,

например повышенное

отношение

1 2 9 Хе/1 3 2 Хе.

Изотопный

состав

космогенного

калия

— 3 9 К :4 0 К :4 1 К = 0 , 7 : 0,67 : 1, в то время как

для земных пород это отношение

соответственно равно 13,5 : 1,7Х

Х Ю _ 3 :

1. В железных

метеоритах

отношение

изотопов

4 9 Ti/4 S TJ

превышает земные более чем в 100 раз, 5 0 V / 5 1 V — до 10 раз.

Первое изучение лунных пород позволило обнаружить в веще­

стве реголита

радиоактивные

изотопы 2 2 Na и 2 б А1 с активностью

— 173

рас/г/мин-кг.

Глубина

их

распространения не превышает

5 см. Концентрация

инертных

газов

в

реголите на несколько по­

«Не/'Не

«о Аг : а 6 Аг : 38ДГ

si>Ne :

: <"Ne

Земля . . . .

7,15-Ю0

295,6:1:0,2

9,8:1:0,03

Луна

~2,4.103

1:1:0,2

12,5:1:0,03

Метеориты . .

~3,8-103

-v.10-*: 1 :0,2

-^.14:1:0,03

§ 4. РАДИОАКТИВНОСТЬ АТМОСФЕРЫ

Радиоактивность атмосферы имеет три источника:

1. Поступление радиоактивных изотопов

с поверхности земли.

Приведем

изменение

концентрации

изотопов

радона

(в отн.

•%) с высотой, по Прибшу:

Содержание

радона

Высота, м

0,01

1

10

100

1000

7000

(2 3 2 Rn)

100

95

87

60

38

7

•Содержание

торона

Высота, м

0

5

10

25

50

100

(2 2 °Rn)

100

70

50

20

5

0,5

Содержание радона в

атмосфере

зависит от

его поступления

•с поверхности земли и климатических

факторов.

Концентрация радона в приземном слое воздуха над сушей

много больше, чем над океаном:

Концентрация,

кюри/л j

Радон

в почвенном воздухе

2 - Ю - 1 0

Радон

в атмосферном

воздухе

над сушен

1 , 2 - Ю - 1 8

Радон

в атмосферном

воздухе

над океаном вблизи бе­

регов

Ы 0 ~ 1 4

Радон

в атмосферном

воздухе

вдали от берегов . . .

1 • 10~16

Торон в атмосферном воздухе

над сушен

7- Ю - 1 4