Радиоакти́вные ряды́ (семейства) — группы изотопов, связанных друг с другом цепочкой радиоактивных превращений.

Выделяют четыре естественных радиоактивных ряда (один из которых вымер, достигнув почти стабильного висмута-209): ряд тория (4) — начинается с нуклида Th-232; ряд радия (4 + 2) — начинается с U-238; ряд актиния (4 + 3) — начинается с U-235. ряд нептуния (4 + 1) — начинается с Np-237. После альфа- и бета-радиоактивных превращений ряды заканчиваются образованием стабильных изотопов.

Активности тех членов ряда, путь к которым от родительского изотопа не проходит через ветвления, при наступлении векового равновесия равны. Так, активность радия-224 в ториевых образцах через несколько десятков лет после изготовления становится практически равной активности тория-232, тогда как активность таллия-208 (образующегося в этом же ряду при α-распаде висмута-212 с коэффициентом ветвления 0,3594) стремится к 35,94 % от активности тория-232. Характерное время прихода к вековому равновесию в ряде равно нескольким периодам полураспада наиболее долгоживущего (среди дочерних) члена семейства. Вековое равновесие в ряду тория наступает достаточно быстро, за десятки лет, так как периоды полураспадов всех членов ряда (кроме родительского нуклида) не превышают нескольких лет (максимальный период полураспада  — у радия-228). В ряду урана-235 равновесие восстанавливается примерно за сто тысяч лет (наиболее долгоживущий дочерний член ряда — протактиний-231, ), в ряду урана-238 — примерно за миллион лет (определяется ураном-234, ).

Типы рядов Тремя наиболее распространёнными видами радиоактивного распада являются -распад, ±-распад и изомерный переход. В результате альфа-распада массовое число ядер всегда уменьшается на четыре, тогда как в результате бета-распадов и изомерных переходов массовое число ядра не меняется. Это приводит к тому, что все нуклиды делятся на четыре группы (ряда) в зависимости от остатка целочисленного деления массового числа нуклида на четыре (то есть родительский нуклид и его дочерний нуклид, образовавшийся в результате альфа-распада, будут принадлежать к одной группе). Во всех рядах происходит образование гелия (из альфа-частиц).

Три основных радиоактивных ряда, наблюдающихся в природе, обычно называются рядом тория, рядом радия и рядом актиния. Каждый из этих рядов заканчивается образованием различных стабильных изотопов свинца. Массовый номер каждого из нуклидов в этих рядах может быть представлен в виде , и , соответственно.

Ряд тория

Радиоактивный ряд нуклидов с массовым числом, представимым в виде 4, называется рядом тория. Ряд начинается с встречающегося в природе тория-232 и завершается образованием стабильного свинца-208.

НуклидИсторическое обозначениеИсторическое названиеВид распадаПериод полураспадаВыделяемая энергия, МэВПродукт распада 252Cf α 2,645 года 6,1181 248Cm 248Cm α 3,4 лет 6,260 244Pu 244Pu α 8 лет 4,589 240U 240U β− 14,1 ч 0,39 240Np 240Np β− 1,032 ч 2,2 240Pu 240Pu α 6561 год 5,1683 236U 236U α 2,3 лет 4,494 232Th 232Th Th Торий α 1,405 лет 4,081 228Ra 228Ra MsTh1 Мезоторий 1 β− 5,75 лет 0,046 228Ac 228Ac MsTh2 Мезоторий 2 β− 6,15 ч 2,124 228Th 228Th RdTh Радиоторий α 1,9116 года 5,520 224Ra 224Ra ThX Торий X α 3,66 дня 5,789 220Rn 220Rn Tn (ThEm) Торон (эманация тория) α 55,6 с 6,404 216Po 216Po ThA Торий A α 0,145 с 6,906 212Pb 212Pb ThB Торий B β− 10,64 ч 0,570 212Bi 212Bi ThC Торий C β− 64,06 % α 35,94 % 60,55 мин 2,252 6,208 212Po 208Tl 212Po ThC′ Торий C′ α 299 нс 8,955 208Pb 208Tl ThC′′ Торий C′′ β− 3,053 мин 4,999 208Pb 208Pb ThD Торий D, ториевый свинец стабильный

Ряд нептуния

Радиоактивный ряд нуклидов с массовым числом, представимым в виде , называется рядом нептуния. Ряд начинается с нептуния-237 и завершается образованием стабильного таллия-205. В этой серии только два нуклида встречаются в природе — чрезвычайно долгоживущий висмут-209 (период полураспада в миллиард раз превышает возраст Вселенной) и стабильный таллий-205. Однако с развитием ядерных технологий в результате ядерных испытаний и радиационных аварий в окружающую среду попали радионуклиды, такие как плутоний-241 и америций-241, которые также могут быть отнесены по массовому числу к началу ряда нептуния. Так как этот ряд был изучен недавно, его изотопы не имеют исторических названий. Слабая альфа-активность висмута-209 была обнаружена лишь в 2003 году, поэтому в более ранних работах он называется конечным (и единственным сохранившимся в природе) нуклидом ряда.

НуклидВид распадаПериод полураспадаВыделяемая энергия, МэВПродукт распада 249Cf α 351 год 5,813 + 0,388 245Cm 245Cm α 8500 лет 5,362 + 0,175 241Pu 241Pu β− 14,4 года 0,021 241Am 241Am α 432,7 года 5,638 237Np 237Np α 2,14 лет 4,959 233Pa 233Pa β− 27,0 д 0,571 233U 233U α 1,592 лет 4,909 229Th 229Th α 7340 лет 5,168 225Ra 225Ra β− 14,9 д 0,36 225Ac 225Ac α 10,0 д 5,935 221Fr 221Fr α 4,8 мин 6,3 217At 217At α 32 мс 7,0 213Bi 213Bi β− 97,80 % α 2,20 % 46,5 мин 1,423 5,87 213Po 209Tl 213Po α 3,72 мкс 8,536 209Pb 209Tl β− 2,2 мин 3,99 209Pb 209Pb β− 3,25 ч 0,644 209Bi 209Bi α 1,9 лет 3,14 205Tl 205Tl стабильный

Ряд радия

Радиоактивный ряд нуклидов с массовым числом, представимым в виде , называется рядом радия (иногда называют рядом урана или урана-радия). Ряд начинается с урана-238 (встречается в природе) и завершается образованием стабильного свинца-206.

НуклидИсторическое обозначениеИсторическое названиеВид распадаПериод полураспадаВыделяемая энергия, МэВПродукт распада 238U UI Уран I α 4,468 лет 4,270 234Th 234Th UX1 Уран X1 β− 24,10 сут 0,273 234Pam 234Pam UX2 Уран X2, бревий β− 99,84 % изомерный переход 0,16 % 1,16 мин 2,271 0,074 234U 234Pa 234Pa UZ Уран Z β− 6,70 ч 2,197 234U 234U UII Уран II α 245500 лет 4,859 230Th 230Th Io Ионий α 75380 лет 4,770 226Ra 226Ra Ra Радий α 1602 года 4,871 222Rn 222Rn Rn (RaEm) Радон (эманация радия) α 3,8235 д 5,590 218Po 218Po RaA Радий A α 99,98 % β− 0,02 % 3,10 мин 6,115 0,265 214Pb 218At 218At RaAt Астат α 99,90 % β− 0,10 % 1,5 с 6,874 2,883 214Bi 218Rn 218Rn AtEm эманация астата α 35 мс 7,263 214Po 214Pb RaB Радий B β− 26,8 мин 1,024 214Bi 214Bi RaC Радий C β− 99,98 % α 0,02 % 19,9 мин 3,272 5,617 214Po 210Tl 214Po RaC′ Радий C′ α 0,1643 мс 7,883 210Pb 210Tl RaC′′ Радий C′′ β− 1,30 мин 5,484 210Pb 210Pb RaD Радий D β− 22,3 года 0,064 210Bi 210Bi RaE Радий E β− 99,99987 % α 0,00013 % 5,013 сут 1,426 5,982 210Po 206Tl 210Po RaF Радий F, полоний α 138,376 сут 5,407 206Pb 206Tl RaE′′ Радий E′′ β− 4,199 мин 1,533 206Pb 206Pb RaG Радий G, урановый свинец - стабильный - -

Ряд актиния

Радиоактивный ряд нуклидов с массовым числом, представимым в виде , называется рядом актиния или урана-актиния. Ряд начинается с урана-235 и завершается образованием стабильного свинца-207.

НуклидИсторическое обозначениеИсторическое названиеВид распадаПериод полураспадаВыделяемая энергия, МэВПродукт распада 239Pu α 2,41 лет 5,244 235U 235U AcU Актиноуран α 7,04 лет 4,678 231Th 231Th UY Уран Y β− 25,52 ч 0,391 231Pa 231Pa Pa Протактиний α 32760 лет 5,150 227Ac 227Ac Ac Актиний β− 98,62 % α 1,38 % 21,772 года 0,045 5,042 227Th 223Fr 227Th RdAc Радиоактиний α 18,68 сут 6,147 223Ra 223Fr AcK Актиний K β− 99,994 % α 0,006 % 22,00 мин 1,149 5,340 223Ra 219At 223Ra AcX Актиний X α 11,43 сут 5,979 219Rn 219At AcAtI Актиноастат I α 97,00 % β− 3,00 % 56 с 6,275 1,700 215Bi 219Rn 219Rn An (AcEm) Актинон (эманация актиния) α 3,96 с 6,946 215Po 215Bi β− 7,6 мин 2,250 215Po 215Po AcA Актиний A α 99,99977 % β− 0,00023 % 1,781 мс 7,527 0,715 211Pb 215At 215At AcAtII Актиноастат II α 0,1 мс 8,178 211Bi 211Pb AcB Актиний B β− 36,1 мин 1,367 211Bi 211Bi AcC Актиний C α 99,724 % β− 0,276 % 2,14 мин 6,751 0,575 207Tl 211Po 211Po AcC′ Актиний C′ α 516 мс 7,595 207Pb 207Tl AcC′′ Актиний C′′ β− 4,77 мин 1,418 207Pb 207Pb AcD Актиний D, актиниевый свинец стабильный

См. также Атомное ядро Радиоактивный распад Вековое равновесие

Литература

Decay chains National Nuclear Data Center

Категория:Радиоактивность