Искусственная радиоактивность возникает в результате бомбардировки вещества субатомными частицами. Если бомбардировка приводит к образованию элементов с более низкими атомными числами, этот процесс называют делением. Цепная реакция деления происходит, когда нейтроны деления вызывают в свою очередь новые реакции деления. Плутоний-239 и уран-235 способны поддерживать цепную реакцию и представляют собой главные компоненты ядерных взрывчатых веществ и реакторов. Основная реакция протекает следующим образом:
Нейтрон + U235 (или Рu239) → осколки деления + 2 или 3 нейтрона + энергия (около 200 Мэв, что примерно эквивалентно 1,6·10-6 эрг).
Большинство осколков деления имеют массовые числа от 80 до 110 и от 125 до 155. Наиболее сильным биологическим действием из восьмидесяти искусственных изотопов обладают Sr89, Sr90, Ru106, J131, Cs137 и Се144.
Ядерные реакции, в результате которых легкие элементы соединяются и образуют тяжелые элементы, называют реакциями синтеза. При термоядерных взрывах протекают следующие реакции синтеза:
Н2 + Н2 → Нe3 + n + энергия,
Н2 + Н2 →Н3 + Н1 + энергия,
Н3 + Н2 → Нe4 + n + энергия,
Н3 + Н3 → Нe4+ 2n + энергия,
где n означает образовавшийся нейтрон. Поскольку реакции синтеза возникают под действием тепловой энергии, вызванной взрывом от деления, продукты деления также образуются вследствие термоядерных испытаний.
Избыточные нейтроны, возникающие как при реакциях деления, так и реакциях синтеза, бомбардируют окружающую среду и производят новые радиоактивные изотопы. Из этих изотопов, вероятно, Fe55, Ca45, Cl36, Со60, Н3, Р32, S35 и С14 наиболее опасны для водных ресурсов.
Окружающая среда загрязняется в результате обработки и обогащения урановой руды, производства ядерного топлива и взрывчатых веществ, регенерации ядерного топлива, сброса вод, использованных для охлаждения реакторов и подвергшихся облучению, выделения летучих веществ при испарении и сжигании, рассеивания продуктов ядерных взрывов и утечки радиоизотопов, применяемых в научных исследованиях и в медицинских целях. Источники радиоактивных загрязнений, связанные с эксплуатацией реакторов и ядерными взрывами, вызывают наибольшие опасения.
