Die Thorium-Reihe ist eine von drei klassischen radioaktiven Reihen, die mit natürlich vorkommendem Thorium-232 beginnen . Diese radioaktive Zerfallskette besteht aus instabilen schweren Atomkernen daß Zerfall durch eine Sequenz von alpha und beta Zerfälle , bis einem stabilen Kern erreicht wird. Bei Thoriumreihen ist der stabile Kern Blei-208.
Da der Alpha-Zerfall die Auflösung eines Elternkerns zu einer Tochter durch die Emission des Kerns eines Heliumatoms (das vier Nukleonen enthält) darstellt, gibt es nur vier Zerfallsreihen. Innerhalb jeder Reihe kann daher die Massenzahl der Elemente als vierfache geeignete ganze Zahl (n) plus der Konstante für diese Reihe ausgedrückt werden. Infolgedessen ist die Thoriumreihe als 4n-Reihe bekannt .
Die Gesamtenergie, die von Thorium-232 an Blei-208 freigesetzt wird, einschließlich der an Neutrinos verlorenen Energie , beträgt 42,6 MeV.
Aktivität natürlicher Proben – Thorium-Reihe
Die Thorium-Reihe signifikant beeinflusst Radioaktivität von natürlichen Proben und natürlichen Materialien. Alle Nachkommen sind zumindest vorübergehend in jeder natürlichen thoriumhaltigen Probe vorhanden, egal ob Metall, Verbindung oder Mineral. Zum Beispiel reines Thorium-232 ist schwach radioaktiv (proportional zu seiner langen Halbwertszeit), aber ein Thoriumerz ist aufgrund seiner Tochterisotope (z. B. Radon, Radium usw.), die es enthält, etwa zehnmal radioaktiver als das reine Thorium-232-Metall. Instabile Radiumisotope sind nicht nur signifikante Radioaktivitätsemitter, sondern erzeugen als nächste Stufe in der Zerfallskette auch Radon, ein schweres, inertes, natürlich vorkommendes radioaktives Gas. Darüber hinaus trägt die Zerfallswärme von Thorium und seinen Zerfallsprodukten (z. B. Radon, Radium usw.) zur Erwärmung des Erdkerns bei. Zusammen mit Uran und Kalium-40 im Erdmantel wird angenommen, dass diese Elemente die Hauptwärmequelle sind, die den Erdkern flüssig hält.
Zerfallsarten in der Thorium-Reihe
Innerhalb jeder radioaktiven Serie gibt es zwei Hauptmodi des radioaktiven Zerfalls:
- Alpha-Zerfall . Der Alpha-Zerfall repräsentiert den Zerfall eines Elternkerns zu einer Tochter durch die Emission des Kerns eines Heliumatoms. Alpha-Teilchen bestehen aus zwei Protonen und zwei Neutronen , die zu einem Teilchen zusammengebunden sind, das mit einem Heliumkern identisch ist. Aufgrund seiner sehr großen Masse (mehr als das 7000-fache der Masse des Beta-Partikels) und seiner Ladung ionisiert es das Material schwer und hat eine sehr kurze Reichweite .
- Beta-Zerfall . Der Beta-Zerfall oder β-Zerfall repräsentiert den Zerfall eines Elternkerns zu einer Tochter durch die Emission des Beta-Partikels. Beta-Teilchen sind energiereiche Hochgeschwindigkeitselektronen oder Positronen, die von bestimmten Arten radioaktiver Kerne wie Kalium-40 emittiert werden. Die Beta-Partikel haben einen größeren Durchdringungsbereich als Alpha-Partikel, aber immer noch viel weniger als Gammastrahlen. Die emittierten Beta-Partikel sind eine Form ionisierender Strahlung, die auch als Beta-Strahlen bezeichnet wird. Die Produktion von Beta-Partikeln wird als Beta-Zerfall bezeichnet.
