Ядерные реакции и образование радионуклидов в природе
Прежде всего необходимо задать вопрос: откуда появились радиоактивные нуклиды в природе? По современным космогоническим представлениям вещество планет образовалось из плазмы (в основном водородной) Звезды, разогретой до десятков и сотен миллионов градусов. При таких температурах протекают термоядерные реакции, в основном слияния ядер водорода 4 
H ® 
He с образованием гелия и выделением огромного количества энергии (26,72МэВ на каждый акт слияния):
H + H ® 
D +e+ +n
D+ H ® 
He +g
He + H ® He + e+
4 H ® He +2е++ 26,72 МэВ
Таким образом, энергия Звезд в первую очередь обусловлена синтезом гелия, который, осуществляется в процессе протон-протонного цикла.
Реакции этой серии не являются единственными реакциями слияния, протекающими на Солнце. Во внутренних областях Солнца и в более горячих по сравнению с Солнцем Звездах синтез гелия происходит в ходе углеродно-азотного цикла:
H+ 
C® 
N+g+ 1,9МэВ
N 
C+е+
C + H ® 
N +g
N + H ® 
O +g
O® 
N+e+
N + H ® C + Hе
4 H ® Hе +2e++(26,72 МэВ)
В процессе эволюции Звезды количество гелия возрастает, при высокой температуре часть гелия ионизирована и ионы гелия ведут себя как высокоэнергетичные альфа-частицы.
Вследствие этого в звездах идут одна за другой многочисленные ядерные реакции, которые приводят к образованию тяжелых атомных ядер. Например:
Тяжелые ядра возникают также по реакции (p, g):
С уменьшением содержания водорода на передний план выступают реакции типа:
,
в ходе которых возникают свободные нейтроны. В результате становятся возможными реакции (n, g), сопровождаемые b - распадом. Далее возникают атомы с более высокими порядковыми номерами и массовыми числами.
В ядерных реакциях особого вида образуется космическое излучение, состоящее из атомных ядер, движущихся с очень большой скоростью и попадающих на Землю из самых далеких областей Вселенной. В первичном космическом излучении около 90 % приходится на долю протонов, имеются также, ядра гелия и более тяжелые атомные ядра. В результате воздействия космических лучей на компоненты газовой смеси азот- кислород, происходит расщепление этих ядер и появляются быстрые нейтроны.
N (p, n) 
O
Нейтроны действуют на ядра атомов азота, при этом образуется 
С по реакции
N (n,p) С,
Атомы углерода взаимодействуют с кислородом, образуя СО2.
В верхних слоях атмосферы протекают также реакции
Н (n,g) 
Н и 
He (n,p) Н.
Итак, в результате дальнейшего синтеза легких ядер, захвата ядрами нейтронов образуются все элементы Вселенной. Некоторые из радиоактивных элементов имеют такой большой период полураспада, что сохраняются в природе с момента образования Солнечной системы 129I( 1,6·107лет), 244Pu (8,2·107лет), 235U(7,1·107лет), 238U( 4,5·109 лет), 232Th (1,4·1010лет), 40K(1,3·109лет). 235U, 238U, 232Th распадаясь, дают начало радиоактивным семействам. Кроме радиоактивного распада, который приводит к образованию радиоактивных изотопов- членов семейств 235U, 238U и 232Th в природе осуществляется ряд ядерных реакций, приводящих к образованию радионуклидов.
В земной коре под действием альфа-частиц, образующихся в результате альфа-распада урана и тория, происходит ряд ядерных реакций (a,n), в результате которых образуются радиоактивные изотопы и нейтроны. Примером таких реакций служит образование 
Na из фтора 
F(a,n) Na
Взаимодействие альфа-частиц с ядрами многих элементов приводит также к образованию нейтронов. Таким образом, альфа-излучающие элементы являются источниками нейтронов в природе.
Нейтроны действуют практически на все химические элементы с образованием радиоактивных изотопов. При действии нейтронов на 238U происходит образование 
Pu с периодом полураспада 2,4∙104:
U( n, г) 
U 
Np 
Pu 
,
Взаимодействие нейтронов с ядрами атомов 238U приводит также к образованию долгоживущего изотопа нептуния с периодом полураспада 2,25∙106 лет:
U(n, 2n) 
U 
Np 
При действии нейтронов на 
Th происходит образование 
U c периодом полураспада 1,63∙105 лет:
Th (n, г) 
Th 
Ра 
U 
Однако такие реакции возникают крайне редко, поэтому в природе Np, Pu и 233U накапливаются крайне редко.
В земной коре благодаря ядерным реакциям химических элементов с нейтронами всех водородсодержащих веществ происходит образование трития
Н (n,g) Н