РАДИОХИ́МИЯ

РАДИОХИ́МИЯ, раз­дел хи­мии, изу­чаю­щий свой­ст­ва ра­дио­ак­тив­ных ве­ществ: ра­дио­ак­тив­ных хи­мич. со­еди­не­ний, ра­дио­ак­тив­ных эле­мен­тов (т. е. эле­мен­тов, все изо­то­пы ко­то­рых ра­дио­ак­тив­ны), ра­дио­нук­ли­дов (в т. ч. ра­дио­ак­тив­ных изо­то­пов не­ра­дио­ак­тив­ных эле­мен­тов). К Р. от­но­сят так­же на­уч. ос­но­вы тех­но­ло­гий, свя­зан­ных с по­лу­че­ни­ем ра­дио­ак­тив­ных ма­те­риа­лов и пе­ре­ра­бот­кой ядер­но­го го­рю­че­го. В на­уч. и прак­тич. про­бле­мах Р. ре­шаю­щее зна­че­ние име­ют свя­зан­ные с ра­дио­ак­тив­но­стью свой­ст­ва ато­мов, вхо­дя­щих в со­став изу­чае­мых или ис­поль­зуе­мых хи­мич. сис­тем.

На­ли­чие ра­дио­ак­тив­ных ато­мов и их кон­цен­тра­цию, как пра­ви­ло, оп­ре­де­ля­ют по ис­пус­кае­мо­му при рас­па­де из­лу­че­нию с по­мо­щью ра­дио­мет­рич. ап­па­ра­ту­ры (см. Ра­дио­мет­рия). Сле­ду­ет от­ме­тить, что к чис­лу ра­дио­ак­тив­ных ве­ществ и ма­те­риа­лов от­но­сят толь­ко те, об­щее со­дер­жа­ние ра­дио­ак­тив­ных ато­мов в ко­то­рых пре­вы­ша­ет зна­че­ния, ут­вер­ждён­ные гос. ор­га­на­ми. Эти зна­че­ния при­ве­де­ны в до­ку­мен­тах: «Ос­нов­ные са­ни­тар­ные пра­ви­ла обес­пе­че­ния ра­диа­ци­он­ной безо­пас­но­сти (ОСПОРБ 99/2010)» и «Нор­мы ра­диа­ци­он­ной безо­пас­но­сти (НРБ 99/2009)» (см. Ра­диа­ци­он­ная безо­пас­ность). Для за­щи­ты от вред­ного воз­дей­ст­вия на ор­га­низм че­ло­ве­ка из­лу­че­ния ра­дио­ак­тив­ных ато­мов в ла­бо­ра­то­ри­ях и на про­из-ве при­ме­ня­ют спец. тех­ни­ку и обо­ру­до­ва­ние (см. Ра­диа­ци­он­ная за­щи­та). Все ра­дио­хи­мич. ра­бо­ты (как н.-и., так и про­из­вод­ст­вен­ные) про­во­дят под кон­тро­лем ор­га­нов МВД и са­ни­тар­ных служб.

За­ро­ж­де­ние Р. свя­за­но с хи­мич. вы­де­ле­ни­ем и изу­че­ни­ем свойств ра­дио­ак­тив­ных эле­мен­тов ра­дия и по­ло­ния (П. Кю­ри и М. Скло­дов­ская-Кю­ри, 1898). Тер­мин «Р.» вве­дён англ. хи­ми­ком А. Ка­ме­ро­ном (1910), ко­то­рый на­звал так раз­дел нау­ки, изу­чаю­щий при­ро­ду и свой­ст­ва отд. ра­дио­нук­ли­дов – чле­нов ра­дио­ак­тив­ных ря­дов ура­на и то­рия (в то вре­мя их на­зы­ва­ли ра­дио­эле­мен­та­ми). В даль­ней­шем бы­ли ус­та­нов­ле­ны за­ко­ны со­оса­ж­де­ния и ад­сорб­ции ра­дио­нук­ли­дов из ульт­ра­раз­бав­лен­ных рас­тво­ров, за­ло­же­ны ос­но­вы ме­то­да изо­топ­ных ин­ди­ка­то­ров, соз­дан эма­на­ци­он­ный ме­тод изу­че­ния фи­зи­ко-хи­мич. свойств твёр­дых тел (ра­бо­ты К. Фа­ян­са, Ф. Па­не­та, В. Г. Хло­пи­на, О. Га­на и др.).

Ис­поль­зо­ва­ние яв­ле­ния ра­дио­ак­тив­но­сти по­слу­жи­ло ос­но­вой но­вых фи­зи­ко-хи­мич. ме­то­дов ис­сле­до­ва­ния строе­ния и свойств ве­ще­ст­ва, ки­не­ти­ки и ме­ха­низ­ма хи­мич. ре­ак­ций. Сре­ди них – ме­тод ра­дио­ак­тив­ных ин­ди­ка­то­ров, ос­но­ван­ный на вве­де­нии в сис­те­му ра­дио­нук­ли­да дан­но­го эле­мен­та (см. Ра­дио­ин­ди­ка­тор­ные ме­то­ды ана­ли­за). Бы­ли раз­ра­бо­та­ны ме­то­ды син­те­за и спец. но­менк­ла­ту­ра хи­мич. со­еди­не­ний, от­ли­чаю­щих­ся изо­топ­ным со­ста­вом от по­лу­чен­ных из при­род­но­го сы­рья и со­дер­жа­щих в сво­ём со­ста­ве тот или иной ра­дио­нук­лид (см. Ме­че­ные со­еди­не­ния).

Но­вый этап раз­ви­тия Р. был обу­слов­лен от­кры­ти­ем ис­кусств. ра­дио­ак­тив­но­сти (И. и Ф. Жо­лио-Кю­ри, 1934). Бы­ли по­лу­че­ны ра­дио­нук­ли­ды при об­лу­че­нии ней­тро­на­ми не­ра­дио­ак­тив­ных ве­ществ (Э. Фер­ми с со­труд­ни­ка­ми, 1934–38), от­кры­то де­ле­ние ядер ура­на-235 под дей­ст­ви­ем ней­тро­нов (О. Ган, Ф. Штрасс­ман, 1939), об­на­ру­же­на изо­ме­рия ис­кус­ст­вен­но по­лу­чен­ных атом­ных ядер (И. В. Кур­ча­тов и др., 1935); изо­ме­рия ядер ес­теств. ра­дио­нук­ли­дов (от­кры­та О. Га­ном в 1921); по­лу­че­ны пер­вые ис­кусств. ра­дио­ак­тив­ные эле­мен­ты – тех­не­ций (итал. фи­зик К. Пе­рье, Э. Сег­ре, 1937), ас­тат (амер. фи­зи­ки Д. Кор­сон, К. Ма­кен­зи, Э. Сег­ре, 1940), плу­то­ний (Г. Си­борг и др., 1940), неп­ту­ний (амер. фи­зик Ф. Х. Абель­сон, Э. М. Мак­мил­лан, 1940), про­ме­тий (амер. хи­ми­ки Дж. Ма­рин­ский, Л. Глен­де­нин, Ч. Ко­ри­елл, 1945).

К на­стоя­ще­му вре­ме­ни по­лу­че­ны ис­кусств. ра­дио­нук­ли­ды всех встре­чаю­щих­ся в при­ро­де хи­мич. эле­мен­тов, все ак­ти­нои­ды, а так­же тран­сак­ти­нои­ды (на нач. 2015 – по 112-й вклю­чи­тель­но плюс 114-й и 116-й). Раз­ви­тие ядер­но­го ре­ак­то­ро­стро­е­ния и прак­тич. про­бле­мы по­лу­че­ния ядер­но­го го­рю­че­го при­ве­ли к то­му, что ра­дио­хи­мич. ис­сле­до­ва­ния и про­из-во при­об­ре­ли ха­рак­тер важ­ней­ших гос. про­грамм мн. раз­ви­тых стран. Рас­ши­ря­ет­ся са­мо по­ня­тие Р. по срав­не­нию с оп­ре­деле­ни­ем, дан­ным А. Ка­ме­ро­ном. Так, рос. ра­дио­хи­мик Ан­д­рей Н. Не­смея­нов пред­ло­жил рас­смат­ри­вать Р. как раз­дел хи­мии, изу­чаю­щий хи­мич. пре­вра­ще­ния ра­дио­ак­тив­ных ве­ществ, их фи­зи­ко-хи­мич. свой­ст­ва, хи­мию ядер­ных пре­вра­ще­ний и со­пут­ст­вую­щие им фи­зи­ко-хи­мич. про­цес­сы. Та­кое оп­ре­де­ле­ние Р. не ох­ва­ты­ва­ет тех­но­ло­гич. про­бле­мы ра­дио­хи­мич. про­из­водств. Чёт­кое раз­гра­ни­че­ние кру­га во­про­сов, от­но­си­мых к Р., вы­пол­нить до­воль­но слож­но. Так, в рос. на­уч. ж. «Ра­дио­хи­мия» пуб­ли­ку­ют­ся ра­бо­ты по хи­мии ра­дио­ак­тив­ных эле­мен­тов, ис­поль­зо­ва­нию изо­топ­ных ин­ди­ка­то­ров при ис­сле­до­ва­нии ге­те­ро­ген­ных про­цес­сов (экс­трак­ции, хро­ма­то­гра­фии и т. п.), по хи­мии РЗЭ как ана­ло­гов ак­ти­нои­дов и мно­гим др. про­бле­мам.

К Р. близ­ко при­мы­ка­ет ядер­ная хи­мия, важ­ней­шая за­да­ча ко­то­рой – изу­че­ние хи­мич. ме­то­да­ми про­дук­тов ядер­ных ре­ак­ций, вы­яв­ле­ние свя­зи ме­ж­ду фи­зи­ко-хи­мич. и ядер­ны­ми свой­ст­ва­ми ве­ществ. В ря­де слу­ча­ев, напр. при изуче­нии хи­мич. свойств сверх­тя­жё­лых эле­мен­тов (атом­ный но­мер Z>100), ко­то­рые дос­туп­ны для ис­сле­до­ва­ния толь­ко не­по­сред­ст­вен­но по­сле их по­лу­че­ния в ядер­ных ре­ак­ци­ях, ядер­ная хи­мия смы­ка­ет­ся с Р. Ра­диа­ци­он­ная хи­мия, изу­чаю­щая пре­вра­ще­ния в ве­ще­ст­вах под воз­дей­ст­ви­ем ио­ни­зи­рую­щих из­лу­че­ний, тес­но свя­за­на с Р. в тех слу­ча­ях, ко­гда ио­ни­зи­рую­щее из­лу­че­ние обу­слов­ле­но ра­дио­ак­тив­ны­ми ато­ма­ми, со­дер­жа­щи­ми­ся в са­мом ис­сле­дуе­мом ве­ще­ст­ве.

В совр. Р. вы­де­ля­ют че­ты­ре осн. раз­де­ла: об­щую Р., хи­мию ра­дио­ак­тив­ных эле­мен­тов, хи­мию ядер­ных пре­вра­ще­ний и при­клад­ную Р. Об­щая Р. изу­ча­ет осо­бен­но­сти по­ве­де­ния ра­дио­ак­тив­ных ве­ществ и отд. ра­дио­нук­ли­дов в ге­те­роген­ных сис­те­мах. Спе­ци­фич. свой­ст­ва объ­ек­тов ис­сле­до­ва­ния обу­слов­ле­ны сверх­ма­лы­ми кон­цен­тра­ция­ми ра­дио­нук­ли­дов (до 10^–10–10^–12 моль/дм³ и ме­нее). Важ­ней­ший раз­дел об­щей Р. – ра­дио­эко­ло­гия, изу­чаю­щая со­стоя­ние и фор­мы ра­дио­нук­ли­дов в жи­вых и не­жи­вых объ­ек­тах ок­ру­жаю­щей сре­ды, ми­гра­цию ра­дио­ак­тив­ных ато­мов, их на­ко­п­ле­ние, рас­пре­де­ле­ние по по­верх­но­сти и в глубь Зем­ли, по во­дам Ми­ро­во­го ок. и т. п. Хи­мия ра­дио­ак­тив­ных эле­мен­тов изу­ча­ет хи­мич. пре­вра­ще­ния ура­на, то­рия и ра­дио­ак­тив­ных эле­мен­тов, ис­сле­до­ва­ние свойств ко­то­рых обыч­ны­ми хи­мич. ме­то­да­ми не­воз­мож­но или за­труд­не­но, – тех­не­ция, про­ме­тия, по­ло­ния, ас­та­та, ра­до­на, фран­ция, ра­дия, ак­ти­ния, про­так­ти­ния, транс­ура­но­вых эле­мен­тов. Из это­го раз­де­ла вы­де­ля­ют хи­мию по­зи­тро­ния и др. во­до­ро­до­по­доб­ных сис­тем. Хи­мия ядер­ных пре­вра­ще­ний изу­ча­ет свой­ст­ва и по­ве­де­ние ато­мов, по­лу­чаю­щих­ся при ядер­ных ре­ак­ци­ях (обыч­но та­кие ато­мы так­же ра­дио­ак­тив­ны), в т. ч. по­ве­де­ние го­ря­чих час­тиц (ато­мов). При­клад­ная Р. вклю­ча­ет син­тез ме­че­ных со­еди­не­ний (раз­ра­бо­та­ны ме­то­ды син­те­за де­сят­ков ты­сяч со­еди­не­ний и их но­менк­ла­ту­ра), при­ме­не­ние ра­дио­нук­ли­дов в хи­мии, био­ло­гии и др. ис­сле­дова­ни­ях (см., напр., Изо­топ­но­го раз­бав­ле­ния ме­тод), раз­ра­бот­ку ме­то­дов ра­дио­ана­ли­тич. кон­тро­ля, про­бле­мы ра­дио­ак­тив­ной де­зак­ти­ва­ции, из­го­тов­ле­ние изо­топ­ных ге­не­ра­то­ров, ре­ша­ет про­бле­мы по­лу­че­ния и пе­ре­ра­бот­ки ядер­но­го го­рю­че­го, раз­ра­ба­ты­ва­ет спо­со­бы под­го­тов­ки ра­дио­ак­тив­ных от­хо­дов к за­хо­ро­не­нию и т. п.

Важ­ней­шие за­да­чи совр. Р.: раз­ви­тие ме­то­дов под­го­тов­ки ядер­но­го го­рю­че­го для ядер­ных ре­ак­то­ров АЭС и пе­ре­ра­бот­ки об­лу­чён­но­го ядер­но­го го­рю­че­го; раз­ра­бот­ка эф­фек­тив­ных ме­то­дов ра­дио­нук­лид­ной ди­аг­но­сти­ки про­из­вод­ст­вен­ных и ис­сле­до­ва­тель­ских сис­тем, осо­бен­но с при­ме­не­ни­ем ко­рот­ко­жи­ву­щих ра­дио­нук­ли­дов, бы­ст­рый пол­ный рас­пад ко­то­рых обес­пе­чи­ва­ет без­вред­ность по­сле­дую­ще­го ис­поль­зо­ва­ния со­от­вет­ст­вую­щих ве­ществ; по­лу­че­ние ши­ро­ко­го ас­сор­ти­мен­та фар­ма­ко­ло­гич. и иных мед. пре­па­ра­тов, со­дер­жа­щих ра­дио­нук­ли­ды ти­па тех­не­ций-99 для ди­аг­но­сти­ки и ле­че­ния разл. за­бо­ле­ва­ний; обес­пе­че­ние безо­пас­ных ме­то­дов об­ра­ще­ния с от­хо­да­ми, осо­бен­но вы­со­ко­ра­дио­ак­тив­ны­ми, и пе­ре­во­да вы­со­ко­ра­дио­ак­тив­ных от­хо­дов в фор­мы, при­год­ные для дли­тель­но­го безо­пас­но­го за­хо­ро­не­ния в спец. ко­лод­цах, гео­ло­гич. фор­ма­ци­ях и т. д.; раз­ви­тие ме­то­дов ра­дио­хи­ми­че­ско­го ана­ли­за и не­пре­рыв­но­го кон­тро­ля (мо­ни­то­рин­га) ра­дио­ак­тив­но­сти ок­ру­жаю­щей сре­ды. Ава­рия в Чер­но­бы­ле (1986) сти­му­ли­ро­ва­ла раз­ра­бот­ку но­вых эф­фек­тив­ных ме­то­дов ра­дио­хи­мич. де­зак­ти­ва­ции и др. ра­дио­эко­ло­гич. во­про­сов.