質問: 放射性同位体はなぜ無くならない? タイトル通りです。化学かもしれません。 放射性同位体は、α、β壊変して、最後は安定同位体になるわけですが、これでは、放射性同位体は世の中に存在しなくなりませんか。 特に半減期が短いものはすぐに無くなる気がします。 疑問です。 どうか、教えてくださいませ。
回答: こんばんは。 天然の放射性同位体の多くは、いくつかの「崩壊系列」のうちのどれかに属します。 崩壊系列は、質量数を4で割ったときのあまりによって、4つに分類されます。 代表的なのは、 1.ウラン系列 ウラン238を始祖とし、14回放射線を出した後に、鉛206に落ち着く。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%e3%82%a6%e3%83%a9%e3%83%b3%e7%b3%bb%e5%88%97 2.アクチニウム系列 ウラン235を始祖とし、18回放射線を出した後に、鉛207に落ち着く。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%e3%82%a2%e3%82%af%e3%83%81%e3%83%8b%e3%82%a6%e3%83%a0%e7%b3%bb%e5%88%97 の2つです。 こういった天然の崩壊列は、始祖となる核種の半減期が非常に長く、 それ以降の、子、孫、ひ孫、玄孫・・・・・の半減期が始祖の核種の半減期に比べれば非常に短いです。 化学の用語に例えれば、始祖の核種の崩壊が「律速段階」になっているわけです。 たとえ話をするならば、 会社で平社員が作った書類に、係長、課長、部長の承認印を押す、という手順があって、 それぞれの所要時間が、 1.平社員が書類を作るのに5時間 2.係長が内容確認してハンコを押すのが3分 3.課長がハンコを押すのが30秒 4.部長がハンコを押すのが1分 だとしましょう。 2~4の「半減期」は非常に短いですが、1の半減期が長いので、 平社員に書類を作るという仕事があり続ける限り、係長、課長、部長は、失業しなくて済むわけです。 つまり、半減期が短い核種の始祖をたどったところに、半減期が非常に長い核種が存在しているのであれば、 その系列の下位の、半減期が短い核種はなくなることはないわけです。 始祖の核種であるu-238,および、u-235 は、今でも地球上にたくさん存在します。 そして、u-238の半減期は45億年、u-235の半減期は7億年です。 よって、ウラン系列、アクチニウム系列にある放射性同位体は、なかなか減ることはない、ということになります。 他の2つの崩壊系列は、下記です。 トリウム系列(th-232から始まる) http://ja.wikipedia.org/wiki/%e3%83%88%e3%83%aa%e3%82%a6%e3%83%a0%e7%b3%bb%e5%88%97 ネプツニウム系列(np-237から始まる) http://ja.wikipedia.org/wiki/%e3%83%8d%e3%83%97%e3%83%84%e3%83%8b%e3%82%a6%e3%83%a0%e7%b3%bb%e5%88%97 【余談】 u-238の半減期は45億年なので、地球が誕生してから、だいたい半減していることになります。 u-235の半減期は7億年なので、地球が誕生してから、だいたい85分の1になっています。 現在、u-238とu-235の存在比は、99.3%:0.7% です。 現在の方式の原子力発電に必要なのはu-235だけです。 「プルトニウム」とか「高速増殖炉」という言葉を聞かれたことがあるかと思いますが、 それは、豊富にあるほうのu-238を有効利用する方式の原子力です。 以上、ご参考になりましたら。