Radioisotopi in natura: nuclidi primordiali, cosmogenici e artificiali

I radioisotopi o radionuclidi possono essere presenti in natura ed essi possono essere classificati come:

1)      Primordiali prodotti in  tempi remoti e ancora presenti in quanto il loro periodo di dimezzamento è così lungo che, ad oggi, non sono ancora decaduti

2)      Cosmogenici prodotti da interazioni di raggi cosmici

3)      Artificiali ottenuti con reazioni nucleari indotte

Quotidianamente ingeriamo e inaliamo radioisotopi presenti nell’aria, nel cibo e nell’acqua. La radioattività naturale è presente nelle rocce, nell’acqua e negli oceani, nei materiali da costruzione. Gli elementi radioattivi sono spesso chiamati isotopi radioattivi o radionuclidi o, più semplicemente, nuclidi.

I radioisotopi sono spesso indicati con il simbolo dell’elemento preceduto da un apice in alto in cui è indicato il numero di massa (somma di protoni e di neutroni) dell’isotopo radioattivo: ad esempio un isotopo radioattivo dell’idrogeno è indicato ³H. Altre volte si preferisce indicare l’isotopo facendo precedere il simbolo dell’elemento sia dal suo numero di massa che dal suo numero atomico (numero di protoni) in basso a sinistra quindi nel caso del precedente isotopo si ha ₁³H.

La scoperta della radioattività risale all’anno 1896, quando il fisico francese Antoine Henri Becquerel descrisse per primo il fenomeno di una misteriosa radiazione penetrante originata dal sale di uranio  in grado di produrre un’immagine su una lastra fotografica.

La radioattività è un processo in cui un nucleo instabile subisce la conversione in un nucleo diverso, energeticamente più favorevole, accompagnata dal rilascio di energia sotto forma di particelle e fotoni.

I radioisotopi naturali sono quelli che si trovano oggi sulla Terra in condizioni normali. I radioisotopi prodotti artificialmente dai reattori nucleari e/o dagli acceleratori di particelle ad alta energia sono chiamati radioisotopi antropogenici , poiché normalmente non si trovano nell’ambiente.

Radioisotopi primordiali

I radioisotopi primordiali si sono formati con l’universo: essi hanno un tempo di dimezzamento dell’ordine di cento milioni di anni.

In tabella sono riportate alcune informazioni relative ai nuclidi primordiali:

Alcuni nuclidi come il Torio 232 passano attraverso una catena di decadimenti successivi prima di arrivare ad un elemento stabile:

²³²Th → ²²⁸Ra → ²²⁸Ac → ²²⁸Th → ²²⁴Ra → ²²⁰Rn →²¹⁶Po → ²¹²Pb → ²¹²Bi → ²¹²Po→ ²⁰⁸Pb (stabile)

I raggi cosmici sono particelle energetiche provenienti dallo spazio esterno a cui è esposta la Terra e si suddividono in radiazioni cosmiche primarie originate da sorgenti stellari, galattiche e dal sole e radiazioni cosmiche secondarie. La parte più esterna dell’atmosfera interagisce con le radiazioni cosmiche primarie e si ottengono nuclidi radioattivi che possono avere lunghi tempi di dimezzamento che risultano, tuttavia più bassi rispetto a quelli dei nuclidi primordiali.

Nuclidi cosmogenici

In tabella sono riportate alcune informazioni relative ai più comuni radioisotopi cosmogenici:

Nuclidi artificiali

La radioattività può essere indotta artificialmente in nuclei stabili tramite reazioni nucleari che consistono nell’urto di una particella come protone, neutrone e particella α con un atomo della materia: la particella incidente viene assorbita e l’atomo colpito cambia natura diventando radioattivo. In tabella sono riportate alcune informazioni relative ai nuclidi artificiali: