किरणोत्सर्ग : ऱ्हासाच्या शृंखला (Radioactive series)

निसर्गात आढळणाऱ्या किरणोत्सर्गी पदार्थांचा ऱ्हास झाल्यावर निर्माण झालेली जन्य अणुकेंद्रके (Daughter nuclei) बहुतांशी किरणोत्सर्गी असतात. किंबहुना अशा अणुकेंद्रकांची शृंखलाच असते. म्हणजे जनक अणुकेंद्रकाच्या (Parent nucleus) ऱ्हासानंतर निर्माण झालेले जन्य अणुकेंद्रक किरणोत्सर्गी असते आणि त्याच्या ऱ्हासानंतर निर्माण झालेले जन्य अणुकेंद्रकही किरणोत्सर्गी असते. अशी शृंखला काही ऱ्हासांनंतर थांबून शेवटी स्थायी अणुकेंद्रक (Stable Nucleus) निर्माण होते.

किरणोत्सर्गी ऱ्हासाच्या शृंखलांमधील अणुकेंद्रकांचा ऱ्हास अल्फा कणांच्या (alpha particle; \alpha particle) अथवा इलेक्ट्रॉनांच्या (Electron; $e$ ) उत्सर्जनाने होतो. अल्फा ऱ्हासात अणुकेंद्रकाची वस्तुमानांकात चारने घट होते. बीटा ऱ्हासात (beta decay; \beta decay) अणुकेंद्रकांची वस्तुमानांक बदलत नाही, परंतु त्याच्या विद्युतभारसंख्येत एकाने वाढ होते. त्यामुळे अणुकेंद्रकांच्या चार किरणोत्सर्गी शृंखलां संभवतात. या शृंखलांतील अणुकेंद्रकांचे वस्तुमानांक $4n, 4n+1, 4n+2$ आणि $4n+3$ या सूत्रात बसतात. इथे $n$ हा पूर्णांक (integer) आहे. उदा., शृंखलेतील जनक अणुकेंद्रकाचे वस्तुमानांक चाराच्या पटीत असल्यास त्यामधील सर्व जन्य अणुकेंद्रकांची वस्तुमानांकसुद्धा चाराच्या पटीत असते.

वर नमूद केलेल्या चार शृंखलांपैकी तीन शृंखलांची जनक अणुकेंद्रके निसर्गात सापडणारी थोरियम-232 (Thorium-232, ॲक्टिनियम-235 (Actinium-235) आणि युरेनियम-238 (Uranium-238) ही अणुकेंद्रके आहेत. या शृंखलांना अनुक्रमे थोरियम शृंखला (Thorium chain), ॲक्टिनियम शृंखला (Actinium chain) आणि युरेनियम (किंवा रेडियम; Uranium chain) शृंखला असे संबोधले जाते. चौथ्या शृंखलेला नेपच्यूनियम शृंखला (Neptunium chain) म्हणतात. या शृंखलेचे जनक नेपच्यूनियम-237 (Neptunium-237) अणुकेंद्रक आहे.

**थोरियम-232 शृंखला** : शृंखलेतील प्रत्येक अणुकेंद्रकांचे चिन्ह, वस्तुमानांक, विद्युतभारसंख्या आणि अर्धायुःकाल वर्तुळात लिहिला आहे. अणुकेंद्रकाच्या ऱ्हासाचा प्रकार बाणाने दर्शविलेला आहे.

थोरियम शृंखला (Thorium chain) : या शृंखलेतील अणुकेंद्रके $4n$ या सूत्रात बसतात. ही शृंखला सोबतच्या आकृतीत दाखवलेली आहे. या शृंखलेतील जनक अणुकेंद्रक थोरियम-232 आहे. या अणुकेंद्रकाचा ऱ्हास अल्फा कण उत्सर्जित होऊन होतो. थोरियम-232 चा अर्धायुःकाल $1.41 x 10^{10}$ वर्षे आहे. या शृंखलेतील रेडियम-228 (Radium-228) अणुकेंद्रकाचा अर्धायुःकाल $5.7$ वर्षे आहे आणि इतर अणुकेंद्रकांचा अर्धायुःकाल बराच कमी आहे. या शृंखलेचा शेवट लेड-208 (Lead-208) च्या स्थायी अणुकेंद्रकात होतो. थोरियम शृंखलेत एकूण $42.6 MeV$ ऊर्जा उत्सर्जित होते.

**नेपच्यूनियम-237 शृंखला** : शृंखलेतील प्रत्येक अणुकेंद्रकांचे चिन्ह, वस्तुमानांक, विद्युतभारसंख्या आणि अर्धायुःकाल वर्तुळात लिहिला आहे. अणुकेंद्रकाच्या ऱ्हासाचा प्रकार बाणाने दर्शविलेला आहे.

नेपच्यूनियम शृंखला (Neptunium chain) : नेपच्यूनियम शृंखलेतील अणुकेंद्रके निसर्गात फारशी आढळून येत नाही. कारण या शृंखलेतील जनक अणुकेंद्रक अत्यल्प प्रमाणात (trace form) आढळून येते. नेपच्यूनियम-237 चा अर्धायुःकाल $2.144 x 10^6$ वर्षे असल्याने पृथ्वीच्या सुरवातीस असलेल्या जवळजवळ सर्व नेपच्यूनियमचा ऱ्हास झालेला असून अत्यल्प प्रमाणात उपस्थित आहे. नेपच्यूनियम शृंखलेतील अणुकेंद्रके $4n+1$ या सूत्रात बसतात.

नेपच्यूनियमची निर्मिती युरेनियम-238 च्या न्यूट्रॉनबरोबरील संघातात होते. या अभिक्रियेत दोन न्यूट्रॉन ( $n$ ) उत्सर्जित होऊन नेपच्यूनियम-237 ची निर्मिती होते. या पद्धतीने थोड्या प्रमाणात निसर्गातील नेपच्यूनियम निर्माण होते. विशेषतः अणुभट्ट्यांमध्ये नेपच्यूनियम-237 ची मोठ्या प्रमाणात निर्मिती होते [अणुभट्ट्या]. नेपच्यूनियम शृंखलेचा शेवट थॅलियम-205 (Thallium-205) वस्तुमानांकात असलेल्या अणुकेंद्रकात होतो.

**यूरेनियम-238 शृंखला** : शृंखलेतील प्रत्येक अणुकेंद्रकांचे चिन्ह, वस्तुमानांक, विद्युतभारसंख्या आणि अर्धायुःकाल वर्तुळात लिहिला आहे. अणुकेंद्रकाच्या ऱ्हासाचा प्रकार बाणाने दर्शविलेला आहे.

युरेनियम शृंखला (Uranium chain) : युरेनियम शृंखलेमधील जनक अणुकेंद्रक युरेनियम-238 आहे. या शृंखलेला रेडियम शृंखला (Radium chain) असेही म्हणतात. या शृंखलेतील अणुकेंद्रके $4n + 2$ या सूत्रात बसतात. युरेनियम शृंखलेचा शेवट स्थायी असलेल्या लेड-206 च्या अणुकेंद्रकात होतो. या शृंखलेत एकूण $51.7 MeV$ ऊर्जा उत्सर्जित होते.

**यूरेनियम-235 शृंखला** : शृंखलेतील प्रत्येक अणुकेंद्रकांचे चिन्ह, वस्तुमानांक, विद्युतभारसंख्या आणि अर्धायुःकाल वर्तुळात लिहिला आहे. अणुकेंद्रकाच्या ऱ्हासाचा प्रकार बाणाने दर्शविलेला आहे.

ॲक्टिनियम शृंखला (Actinium chain) : ॲक्टिनियम शृंखलेतील अणुकेंद्रके $4n + 3$ या सूत्रात बसतात. ॲक्टिनियम शृंखलेचे जनक निसर्गात सापडणारे युरेनियम-235 अणुकेंद्रक आहे. युरेनियम-235 अणुकेंद्रकाचा अर्धायुःकाल $7.04 x 10^8$ वर्षे आहे. या शृंखलेचा शेवट लेड-207 या स्थायी अणुकेंद्रकात होतो. युरेनियम-235 चे लेड-207 मध्ये परिवर्तन होताना एकूण $46.4 MeV$ ऊर्जा उत्सर्जित होते.

पहा : किरणोत्सर्ग, किरणोत्सर्गाचा इतिहास, किरणोत्सर्ग : ऱ्हासाचे नियम.

कळीचे शब्द : #जन्य #जनक #अल्फाकण #बीटाऱ्हास #थोरियम-232 #Thorium-232 #ॲक्टिनियम-235 #Actinium-235 #युरेनियम-238 #Uranium-238 #थोरियमशृंखला #Thoriumchain #ॲक्टिनियमशृंखला #Actiniumchain #युरेनियम #रेडियम #Uraniumchain #नेपच्यूनियमशृंखला #Neptuniumchain #शृंखला #नेपच्यूनियम-237 #Neptunium-237 #radioactiveseries

संदर्भ :