Svar:
Naturlig radioaktivitet

Alla grundämnen tyngre än helium har bildats i stjärnor genom fusion och vid slutet av stjärnans liv kastats ut i rymden. Dessa grundämnen kommer sedan ingå i materialet som bildar nästa generation stjärnor och planetsystem.

Många av de nuklider (en nuklid är en kärna med ett visst antal neutroner och protoner) som bildas på detta sätt är radioaktiva, och sönderfaller med en karakteristisk halveringstid. Solsystemet är c:a 4.5 miljarder år gammalt, så endast nuklider med halveringstider av storleksordningen miljarder år kan finnas kvar i dag.

De viktigaste av dessa ursprungliga radioaktiva ämnena är ⁴⁰K (halveringstid 1.3 miljarder år), ²³⁵U (0.71 miljarder år), ²³⁸U (4.5 miljarder år) och ²³²Th (14 miljarder år),

De tre tunga ämnena ovan är urspunget till tre naturligt förekommande radioaktiva kedjor med en serie a- och b^--sönerfall, se nedan.




U-235 serien

U-238 serien

Th-232 serien

Sedan finns även ett antal radioaktiva ämnen som ständigt bildas av den kosmiska strålningen. De viktigaste är
¹⁴C (5730 år), tritium (³H, 12.3 år) och ⁷Be (53 dagar).

Radon

I alla tre serierna ovan finns ädelgasen radon (Rn) i sönderfallskedjan. Den med längst halveringstid är ²²²Rn (3.8 dagar) i U-238 kedjan. Låt oss begränsa diskussionen till denna. När serien av sönderfall kommit till ²²²Rn kan, eftersom Rn är en gas, den radioaktiva nukliden ge sig iväg från uran-malmen och eventuellt upp till jordytan. Om radonet kommer in i ett hus och ansamlas där kan det vara mycket farligt.

En a-strålande källa är normalt inte särskilt skadlig, eftersom a-partiklarna stoppas av det yttersta hudlagret. Radon är emellertid en gas och kan komma in i lungorna. Om radonet sönderfaller där, kommer dotterkärnan och hela serien av döttrar att stanna i lungorna och ge upphov till mycket koncentrerade och skadliga strålskador. Radon-döttrarna är alltså alla nuklider som ligger efter radon i serien.

Den viktigaste effekten äv denna bestrålning är cancer. Mängden radon i hus varierar mycket över Sverige. Förekomsten är i första hand beroende av husets konstruktion och förekomsten av uran i berggrunden. Gränsvärdet för bostäder i Sverige är 200 Bg/m³, se Rikt- och gränsvärden för radon.

Det är svårt att uppskatta antalet cancerfall som orsakas av radonbestrålning (rökning är en mycket större orsak), men den senaste siffran jag sett är 800 personer per år i Sverige. Men, som sagt, denna siffra är mycket osäker.

/Peter E 2005-02-02

Svar:
1 Eftersom fissionsfragmenten har ett överskott an neutroner, se fråga [13690], så sönderfaller ett fissionsfragment genom att minska neutronöverskottet med beta-minussönderfall.

2 Se fråga [15065].

3 Sekulär jämvikt i radioaktivt sönderfall är en situation där mängden av en radioaktiv isotop förblir konstant eftersom produktionstakten (t.ex. på grund av sönderfallet av en långlivad moderisotop) är lika med dess avklingningshastighet.

Sekulär jämvikt kan bara ske i en sönderfallskedja om halveringstiden för dotternukliden B är mycket kortare än halveringstiden för modernukliden A. Mängden radionuklid B byggs upp tills antalet B-atomer som sönderfaller per tidsenhet blir lika med antalet som produceras per tidsenhet. Mängden radionuklid B når sedan en konstant jämviktsvärde, se nedanstående figur.

Se även fråga [12858] och [12335].

/Peter E 2015-11-15

Svar:
De vanligaste spåren är av a-partiklar (korta, raka, tjocka) och elektroner (långa, krokiga, tunna).

Nedanstående bild från Cloud_chamber visar flera olika spår av partiklar, se bildtexten.

I länk 1 finns en intressant bild som innehåller dubbla V-formade a-spår. Det är ²²⁰Rn (från sönderfallskedjan ²³²Th, se fråga [13744]) som sönderfaller till ²¹⁶Po. ²¹⁶Po är mycket kortlivat (0.14 s), så dotterkärnan sönderfaller innan den hunnit flytta på sig. Om man tittar noga kan man se att det är en liten fördröjning mellan spåren.

This rare picture show the four types of charged particles that we can detect in a cloud chamber : alpha, proton, electron and muon (probably). Picture taken at the Pic duMidi at 2877 m in a Phywe PJ45 diffusion cloud chamber. Size of the interaction surface if 45x45 cm.

/Peter E 2016-02-11