Радиоактивный распад – явление статистическое. Все предсказания, которые могут быть сделаны на основе законов радиоактивного распада, носят принципиально вероятностный характер. Нельзя сказать, какие атомы в радиоактивном образце распадутся за рассматриваемое время. Но можно практически с полной достоверностью предсказать, сколько атомов распадется за это время. Например, в случае радона половина атомов распадется за 3.8 дня. И это вероятностное предсказание будет выполняться тем точнее, чем с большим количеством радона имеют дело.

Вероятность распада ядра за единицу времени называется постоянной распада λ радиоактивных ядер данного сорта. Это значит, что из N имеющихся радиоактивных ядер за единицу времени в среднем распадается λN, а за время dt – λNdt ядер. Величина λN называется активностью радиоактивного источника. Старейшей, до сих пор употребительной единицей радиоактивности является кюри. По первоначальному определению кюри есть активность одного грамма изотопа радия Ra. Однако для удобства измерений это определение в дальнейшем было заменено следующим:

1 Ки=3.7•10¹⁰ расп/c

Активность же грамма радия лишь приближенно составляет 1 Ки. Естественной единицей активности является 1 распад в секунду. Эта единица получила название беккерель (Бк) и принята в Международной Системе Си.
Молярная активность радиоактивного вещества – отношение активности радиоактивного вещества к количеству этого вещества. Единицей молярной активности вещества является Бк/моль.
Объемная активность радиоактивного вещества – отношение активности радиоактивного вещества к объему этого вещества. Единицей объемной активности радиоактивного вещества является Бк/м³.
Радиометрия – совокупность методов измерений активности (числа распадов в единицу времени) нуклидов в радиоактивных источниках.
Радиометрические методы различают по способу приготовления источника, по геометрии измерений, по используемым физическим явлениям. К первой группе относятся методы: «бесконечно тонкого» и «бесконечно толстого» слоев, «перевода метки в газ», «полного испарения проб». Ко второй группе – методы определённого телесного угла и «4p-счета». К третьей группе методов относятся калориметрический, весовой, метод жидкостного сцинтилляционного счёта, методы счётчиков внутреннего наполнения, ионизационных камер, масс-спектрометрический, эмиссионный спектральный, метод совпадений и другие.
 

 

Хотя в больших количествах радиоактивные элементы не встречаются, но в ничтожных они распространены повсюду. Атмосферный воздух всегда несколько ионизован, и проволока, заряженная отрицательно, на воздухе становится радиоактивной, вследствие оседания на ней ничтожных количеств вторичной радиоактивности. Исследования скорости потери силы проволокой обнаружили, что мы имеем здесь дело с продуктами распада ториевой и радиевой эманации, что указывает на постоянное присутствие их в атмосфере. Радиоактивность воздуха не имеет постоянной величины и колеблется по силе в разное время года и даже дня. Эманации тория и радия попадают в воздух из земли, что доказывается сильной активностью почвенного воздуха. Раз земля содержит повсюду, хоть и в небольших количествах, радиоактивные вещества, то естественно, что и воды источников должны быть активны. И действительно, исследования в самых разнообразных местностях показали, что все минеральные и, во всяком случае, большинство, если не все, пресных источников содержат эманацию радия; во многих случаях была найдена и эманация тория, а иногда вода содержит не только эманацию, но и небольшие количества самого радия или тория. Газы, выделяющиеся из минеральных источников, оказались тоже весьма активными, — таковы, например, газ Шпруделя (в Карлсбаде) и Нарзана. Отложения источников, а также многие минеральные грязи и даже некоторые исследованные образцы почв (Московск. губ., тульский чернозем, садовая земля на о-ве Капри и друг.) обладают также большей или меньшей активностью. Весьма интересны исследования активности воздуха в закрытых металлических цилиндрах. Здесь влияние эманации скоро исчезает, соответственно этому падает и активность, но затем начинает снова повышаться, достигая некоторой величины, колеблющейся затем в небольших пределах то в ту, то в другую сторону. Эта постоянная активность частью зависит от лучей, проникающих извне через стенки цилиндра и испускаемых, вероятно, земной поверхностью. Лучи эти можно поглотить, окружив сосуд с воздухом толстым (в 5 см) слоем свинца; при этом активность воздуха уменьшается на 30 %. Остальная часть активности зависит от лучей, испускаемых металлическими стенками цилиндра; лучи эти довольно легко поглощаются воздухом, что видно из того, что при давлениях ниже 300 мм ионизация воздуха еще пропорциональна давлению (не все лучи поглощаются), но при более высоких давлениях поглощение уже полное, и ионизация от давления не зависит. Количество, а также качество (способность поглощаться) лучей различно для каждого металла, — и это доказывает, что мы имеем дело не со случайной примесью радиоактивного элемента, а со свойством, принадлежащим самим металлам, которые, таким образом, все являются радиоактивными, хотя и в слабой степени (в 3000 раз слабее урана и даже еще меньше). К тому же выводу привели и исследования Мак-Леннана и Буртона, а также И. Боргмана над зарядом, который приобретается изолированным металлическим проводником, помещенным в металлический цилиндр, соединенный с землей. Величина заряда меняется с природой металла, и все явление указывает на то, что металлы испускают заряженные положительным электричеством α-лучи. Стекло, бумага, строительные материалы тоже оказались слабо радиоактивными. Таким образом, радиоактивность следует признать общим свойством тел. Мы видели, что там, где радиоактивность проявляется всего сильнее — при уране, радии, тории и актинии — удалось доказать, что она сопровождается распадом атома. Дальнейшие исследования должны выяснить, имеем ли мы такой же распад и при всех других элементах, и отличаются ли эти последние от сильно радиоактивных лишь более продолжительным временем существования.

Радиоактивные отходы, жидкие, твёрдые и газообразные отходы, содержащие радиоактивные изотопы (РИ) в концентрациях, превышающих нормы, утвержденные в масштабе данной страны.
Жидкие Радиоактивные отходы образуются в процессе эксплуатации атомных электростанций (АЭС), регенерации ядерного горючего из отработанных тепловыделяющих элементов, использования различных источников радиоактивных излучений в науке, технике и медицине. В СССР закон запрещает сброс Радиоактивные отходы в открытую гидросеть во всех случаях, когда концентрация РИ в них превышает среднегодовую допустимую концентрацию (СДК). СДК установлены с таким расчётом, чтобы контакт с веществами, содержащими РИ, не оказывал вредного воздействия на человеческий организм и окружающую среду (см. Радиоактивное загрязнение). Поэтому все радиоактивные отходы в СССР подвергаются очистке с доведением содержания радиоизотопов до СДК или надёжному вечному захоронению.
Жидкие радиоактивные отходы по своей активности делятся на 3 категории: низкого уровня активности, удельная активность которых не превышает 10^-5 кюри/л, среднего уровня — от 10^-5 до 1 кюри/л и высокоактивные отходы — выше 1 кюри/л. Свыше 99,9% всей возникающей в процессе эксплуатации АЭС активности при регенерации ядерного горючего переходят в жидкие высокоактивные отходы, которые после концентрирования до небольших объёмов захораниваются в герметичных, как правило, подземных ёмкостях из нержавеющей стали, что исключает проникновение Радиоактивные отходы в окружающую среду. Кроме того, во всех странах, обладающих атомной промышленностью, ведутся исследования по дальнейшему повышению безопасности захоронения высокоактивных отходов путём перевода их в твёрдые нерастворимые в воде формы. Жидкие отходы низкого уровня активности, т. н. нетехнологические отходы, образующиеся за счёт обмывки помещений и при стирке спецодежды, после тщательной очистки от РИ методами коагуляции и ионного обмена либо дистилляцией направляются в производство для повторного использования или могут сбрасываться в канализацию. Извлечённые из этих отходов РИ, сконцентрированные в шламах или кубовых остатках (~ 0,5% от исходного объёма), представляют собой отходы среднего уровня активности и поэтому хранятся в стальных ёмкостях. Разрабатываются методы перевода этих концентратов в твёрдые формы путём включения их в битум или др. материалы, обладающие высокими гидроизолирующими свойствами.
К твёрдым радиоактивным отходам относятся не поддающиеся отмывке загрязнённые материалы, использованная спецодежда и др. Всё это переносится для вечного захоронения в бетонные траншеи и, как правило, заливается цементом.
На объектах атомной промышленности и АЭС, кроме жидких и твёрдых отходов, возможны выбросы, содержащие летучие соединения РИ или сами РИ, такие как ¹³¹I, ¹²⁹I, ⁸⁵Kr, а также образование радиоактивных аэрозолей. Все эти выбросы проходят специальную очистную систему и затем удаляются в атмосферу через вентиляционную трубу. Общее количество РИ после очистной системы не должна превышать величину предельно допустимых выбросов, установленную для данного объекта с учётом преобладающих ветров, рельефа местности, характера растительности. Высота вентиляционной трубы (обычно 100—150 м) определяется из такого расчёта, чтобы к моменту, когда РИ из газовых выбросов попадут в приземные слои атмосферы, они были бы разбавлены до пределов, исключающих даже следовое воздействие на человеческий организм (как непосредственно, так и косвенно — через растительность и почву).

Токсичность радиоактивных веществ, вредное воздействие химических веществ вследствие содержания в них в различных концентрациях радиоактивных элементов. Под воздействием ионизирующего излучения, испускаемого этими элементами, происходят изменения в жизнедеятельности и структуре живых организмов. Радиоактивные вещества загрязняют окружающее пространство, оборудование, рабочие помещения и воздух в них. Загрязнённость радиоактивными веществами воздуха и воды выражают в единицах кюри, а загрязнённость поверхностей — числом частиц, испускаемых с единицы поверхности в мин, или числом импульсов, регистрируемых радиометрическими приборами в мин/см². Существующие радиометрические методы позволяют обнаруживать даже незначительные количества радиоактивного вещества. В ряде случаев вещества имеют двоякую токсичность:

1) собственно химическую, вызванную химическими свойствами элементов и соединений, входящих в данное вещество;

2) Токсичность радиоактивных веществ, иногда называемую, в отличие от химической, радиотоксичностью.
Степень опасности радиоактивного элемента ограничивается предельно допустимым его количеством, не требующим для работы с ним разрешения санитарно-эпидемической службы.
Радиоактивное облучение организма разделяется на внешнее и внутреннее. Внешнее облучение вызывается внешними по отношению к организму источниками излучения. Внутреннее облучение проявляется при воздействии ионизирующих излучений попадающих внутрь организма радиоактивных веществ (радиоактивные загрязнения кожного покрова человека относятся к смешанному типу воздействия). Для каждой группы особо чувствительных к облучению органов человека устанавливаются допустимые дозы внешнего и внутреннего облучения, отдельно для работающего персонала и населения. При работе с радиоактивными веществами обслуживающий персонал соприкасается со всеми видами ионизирующего излучения, принадлежащего радиоактивным элементам. Исходя из возможных последствий влияния радиоактивных веществ на организм, установлены три категории облучаемых лиц: персонал, отдельные лица населения, население в целом. В соответствии с этими категориями установлены предельно допустимые дозы облучения и предельно допустимое проникновение радиоактивных веществ в организм. Важным условием обеспечения безопасности при работе с радиоактивными веществами является организация рабочего места и меры индивидуальной защиты от излучения, исключающие возможности попадания радиоактивного вещества в организм. Работа с радиоактивными веществами производится под надзором медико-санитарной службы и службы дозиметрии, определяющей радиоактивность воздуха, загрязнённость поверхности оборудования, помещения, спецодежды, открытых рук и лица. При обнаружении нарушения установленных допустимых норм загрязнения принимаются меры, устраняющие загрязнения, в соответствии с «Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами». Радиоактивные отходы и загрязнённое оборудование являются источниками распространения радиоактивных веществ, удаление которых из рабочих помещений осуществляется в соответствии с имеющимися правилами.