Применение радиоактивных изотопов

Кроме широко известного использования урана и трансурановых элементов в ядерной энергетике и в производстве ядерного оружия актиноиды и другие радиоактивные элементы находят многообразные применения в медицине, в промышленности, в быту и в научных исследованиях.

Отметим, что их практическое применение в качестве источников энергии не ограничивается получением больших количеств энергии за счет реакции деления ядер. При а-распаде 238Ри выделяется относительно небольшая энергия, но поскольку его период полураспада составляет 90 лет, а от а-частиц очень легко защититься, то он представляет собой очень удобный стабильный и экологически чистый автономный источник энергии для автоматических устройств, работающих в космосе, на метеостанциях и даже вживляемых в человеческий организм. Интересное и полезное применение нашел изотоп 2g‘Ат, также распадающийся с испусканием а-частиц. Он используется в системах пожарной сигнализации, в которых его излучение ионизирует воздух и делает его электропроводящим. Если в воздухе появляются частички дыма, они адсорбируют а-частицы, и носителями электричества становятся уже не легкие ядра гелия, а тяжелые частицы сажи. В результате этого ток между электродами системы понижается, что вызывает сигнал тревоги.

В научных исследованиях радиоактивные изотопы чаще всего используются как меченые атомы — радиоактивные индикаторы, присутствующие в системе в невесомым количествах и позволяющие легко проследить за поведением того или иного элемента, изотопами которого они являются. Таким образом можно проследить за процессами диффузии, миграции элементов в природе и, что особенно интересно, — за механизмами реакций.

Радиоактивные изотопы дают возможность определения возраста различных объектов, вплоть до возраста земной коры, по содержанию радиоактивного изогона и одного из его дочерних стабильных изотопов в горной породе. Например, определение количественного соотношения урана ²^U и свинца ²⁹₂РЬ и целый ряд подобных измерений позволяют оценить возраст земной коры приблизительно в 4,5 • 10⁹ лет.

Возраст ископаемых остатков животного или растительного происхождения может быть установлен с помощью радиоактивного изотопа углерода ^Ы₆С, имеющего период полураспада 5570 лет. Углерод в живом организме постоянно обменивается с углеродом в атмосферном диоксиде углерода С0₂ и имеет одинаковый с ним изотопный состав. После гибели живого организма обмен углеродом прекращается, и содержание изотопа постепенно уменьшается, становясь вдвое меньше каждые 5570 лет. Диапазон радиоуглеродных «часов» охватывает период от нескольких сотен лет приблизительно до 60 000 лет. Этим методом, в частности, установили, что гробница фараона Джосера в Саккаре (Египет) была сооружена в 2000—350 гг. до н.э., а свиток библейской книги пророка Исайи, найденный в Палестине, был создан в 40—200 гг. н.э.