複製鏈接
請複製以下鏈接發送給好友

放射性核素

編輯 鎖定
放射性核素,也叫不穩定核素,是相對於穩定核素來説的。它是指不穩定的原子核,能自發地放出射線(如α射線、β射線等),通過衰變形成穩定的核素。衰變時放出的能量稱為衰變能,衰變到原始數目一半所需要的時間成為衰變半衰期,其範圍很廣,分佈在1015年到10-12秒之間。
2017年10月27日,世界衞生組織國際癌症研究機構公佈的致癌物清單初步整理參考,放射性核素,α粒子、β粒子放射,內部沉積在一類致癌物清單中。
中文名
放射性核素
外文名
radionuclide;radioactive nuclide
別    名
不穩定核素
定    義
不穩定的原子核,能自發地放出射線,通過衰變形成穩定的核素
應用領域
物理、醫學
發現者
貝克勒爾

放射性核素核素簡介

編輯
圖1、α衰變示意圖 圖1、α衰變示意圖
放射性核素,也叫不穩定核素,是相對於穩定核素來説的。它是指不穩定的原子核,能自發地放出射線(如α射線、β射線等),通過衰變形成穩定的核素。衰變時放出的能量稱為衰變能,衰變到原始數目一半所需要的時間成為衰變半衰期,其範圍很廣,分佈在1015年到10-12秒之間。
核素的放射性是由法國物理學家貝克勒爾於1896年在研究物質的熒光時發現的。自然界存在許多種放射性衰變。衰變後中子或質子的數量不同,因此大多衰變後產生了新的元素。最常見的衰變是α衰變、β衰變、γ衰變。這三種衰變中,原子核分別放出α粒子(氦原子核,見圖1)、β粒子(電子,見圖2)和γ射線(高能光子)。此外,還有電子俘獲、自發裂變、質子發射、集團發射等衰變種類。
圖2、β衰變示意圖 圖2、β衰變示意圖
α粒子是帶電粒子,其穿透力最小,一張紙可擋住。β粒子次之,可由鋁屏蔽。伽瑪射線穿透力強,必須使用比較厚的材料阻擋,例如一層非常厚的鉛。

放射性核素核素分類

編輯
圖3、核素圖 圖3、核素圖
穩定的核素,核內的質子和中子數近似相同,分佈在核素圖(見圖3)的狹長範圍內,被稱為β穩定線。處於穩定線左側的放射性核素稱為豐質子核素,處於穩定線右側的放射性核素稱為豐中子核素。如果繼續遠離穩定線,原子核會因為無法束縛住更多的中子或質子而產生破裂,這個極限被稱為質子或中子滴線。靠近質子或中子滴線的核素,由於距離穩定線較遠,又被稱為遠離核素。距離穩定線越遠的核素,衰變半衰期越短。
相同質子數(又稱原子序數)Z,中子數N不同的核素,稱為同位素,相同質子數的同位素因其化學性質相同又統稱元素;相同中子數N,質子數Z不同的核素,稱為同中子素;相同質量數A(A=Z+N),質子數Z不同的核素,稱為同量異位素
原子核的穩定性有其規律。由於核力的原因,原子核的質子和中子數在2、8、20、28、50和82等數值時最為穩定,稱為幻數。質子數處於幻數的穩定同位素的個數最多。處於幻數的穩定或放射性核素,相對來説,最不易通過核反應或衰變變成其他核素 [1]  。,

放射性核素相關物理研究

編輯
處於遠離穩定線的放射性核素,由於其質子和中子數目差異很大,呈現出與穩定核素不同的的新規律,因而成為當今核物理研究的前沿。這些新規律包括原子核存在彌散的邊緣、奇異的衰變現象(如雙質子或中子發射)和幻數的變化甚至消失等。這些新的規律和性質,也可以應用到核天體物理研究中。
另一個研究前沿是超重元素的合成。科學家通過兩個重原子核利用加速器相撞,從其中挑選出來最高質子數的穩定或放射性核素,從而突破了天然核素的疆界。自然界最重的核素的質子數為92個,而科學家已經人工合成到質子數為118的超重元素。可以預見,在將來如果可以合成穩定的超重元素,將使人類找到更多的合成新材料的途徑。

放射性核素天然核素

編輯
天然放射性核素
天然地,地球上有28種化學元素具有放射性,其中有34种放射性同位素是在太陽系形成前就存在的,長壽命的如鈾和釷,短壽命的像鐳及氡,稱為天然放射性。
地球上放射性的來源是原初核合成和其後的各種核燃燒過程的殘留物。長壽命的放射性核素存在在自然界岩石中,宇宙射線也會形成自然界中少量的放射性核素。在地殼中核素的衰變對地球內部的熱量產生有一定貢獻。

放射性核素放射源

編輯
放射源是把放射性核素,依照使用量製成片狀或柱狀的封閉題,便於使用。根據放射性的不同,分為α、β、γ源。中子源可以通過重核素的自發裂變(如 Cf-252中子源)或α源與吸收α粒子釋放中子的材料(如 Am-Be 中子源)製成。

放射性核素核素應用

編輯
穩定或極長壽命的核素只有不到300個。隨着科學的發展,放射性同位素更多通過加速器或反應堆通過核反應合成,已知的放射性核素大約2000多種,理論預言滴線內存在8000種以上放射性核素,稱為人工放射性。
目前,大約有200種以上的放射性核素在社會生活的各個方面具有廣泛的應用。其應用主要是通過放射源來實現的。
應用範圍包括:醫學:癌症放療、放射性藥物顯影;工業:產品測厚、材料輻照改性等;生活:火災報警;考古和環境:放射性定年、污染來源檢測等;航天和深海探測:同位素電池、同位素熱源等。
例如,同位素電池是利用放射性同位素的衰變,如 Pu-238的α衰變產生的熱量,經過熱電轉化,形成電能的裝置,在沒有太陽光照的環境,如月夜,是非常好的供能裝置 [2]  [3] 
參考資料