Elementos radiactivos naturales

Las cadenas o series radiactivas son todos los elementos que provienen de un mismo núcleo que decayó por emisiones $\alpha$ o $\beta$ en otro núcleo que a su vez decae y así sucesivamente hasta llegar a un núcleo estable. Todos los núcleos intermedios son miembros de la cadena. La cadena lleva el nombre del elemento o núcleo del cual se origina. Existen cuatro cadenas naturales, es decir, que el elemento original es naturalmente inestable y decaerá hasta llegar a un isótopo estable. Estas cuatro cadenas son: $\ ^{232}$Th, $\ ^{238}$U, $\ ^{235}$U y $\ ^{237}$Np. Las cadenas del $\ ^{232}$Th y $\ ^{238}$U son las más comunes en la Tierra ya que las vidas medias de estos núcleos son del orden de la edad de la Tierra ( $\approx 10^{10}$ años para $\ ^{232}$Th y $10^9$ para el $\ ^{238}$U) y existen con relativa abundancia. El $\ ^{235}$U ( $\tau \approx 10^8$ a.) es de vida media más corta y menos abundante y el $\ ^{237}$Np ( $\tau \approx 10^6$ a.) cuya vida media es tan corta que su cadena ya prácticamente desapareció de la naturaleza. En las figuras (6.2), (6.3) y (6.4) se puede observar que cada cadena tiene un comportamiento característico en el cambio del número de masa $A$ lo cual da lugar a la serie de la cadena, de forma que $A=4n$ es la serie del $\ ^{232}$Th; $A=4n+2$ para el $\ ^{238}$U y $A=4n+3$ para el $\ ^{235}$U. Por último, la serie $A=4n+1$ corresponde al $\ ^{237}$Np pero ya no se encuentra en la naturaleza.

Figura 6.1: Diagrama de decaimiento del $\ ^{40}$K

Además de las cadenas ya mencionadas existe otro elemento radiactivo de origen natural, el $\ ^{40}$K que es $\approx 0.012\%$ del potasio natural (ver figura 6.1) con una vida media de $1.26 \times 10^9$ años decayendo en $\ ^{40}$Ca con un 89% de probabilidad y en $\ ^{40}$Ar con un 11%, ambos estables.

Figura 6.2: Diagrama del decaimiento del $\ ^{232}$Th, serie $4n$

Figura 6.3: Diagrama del decaimiento del $\ ^{238}$U, serie $4n+2$

Figura 6.4: Diagrama del decaimiento del $\ ^{235}$U, serie $4n+3$