放射性（radioactivity）指的是不稳定核素自发地放出α、β、γ等射线而衰变为另一种核素的特性。衡量放射性活度的国际单位为贝克勒尔（Bq），传统单位是玛丽·居里（Ci）。

1896年，法国科学家安东尼·贝克勒尔（Henri Becquerel）在研究铀矿的荧光现象时发现盐矿发射着类似X射线的穿透性辐射。1898年，物理学家玛丽·居里（Marie Curie）和皮埃尔·居里（Pierre Curie）发现了两种新的放射性元素：钋和镭。1903年，贝克勒尔与玛丽、皮埃尔一起获得诺贝尔物理学奖。

原子核不稳定、具有放射性的核素称为放射性核素。研究证明，原子序数大于83的所有元素都具有放射性，小于83的元素部分具有放射性。放射性核素分为天然放射性核素、人工放射性核素。其中人工核素可借助回旋加速器合成产生。天然放射性核素可分为两类，一类是与地球同时形成的；一类是宇宙射线撞击地球物质原子核，引起核反应生成的放射性核素。

放射性核素自发地发生核结构改变的过程称为核衰变或放射性衰变。衰变前的核素称为母核素，衰变后的核素称为子核素。子核素有可能是稳定核素，但也可能同样具有放射性，会继续衰变形成下一个子核素。大部分放射性核素并不直接衰变成稳定核素，而是经过一连串的衰变反应，最终达至稳定核素为止，称作衰变链。根据核素放射性衰变释放射线性质的不同，可将放射性衰变主要分为α衰变、β衰变、γ衰变三类。

放射性在工业、医学、农业等领域有广泛的应用，比如利用射线性质来透视各种产品是否存在损伤、治疗癌症等，利用同位素原子的放射性原理科学施肥、通过示踪原子确定手术开刀位置及切除的干净程度等。但是过量的放射性辐射对人体有危害作用，射线进入人体内，与细胞发生电离作用，对人体组织造成损伤，甚至破坏人体的脱氧核糖核酸结构，导致畸形、肿瘤等疾病的发生，而大剂量的辐射在短时间内就可以造成人体死亡。所以要进行防护，主要从时间、距离和屏蔽等方面进行。

放射性核素

具有放射性的核素称为放射性核素。已知的核素共有2000多种，大多数为不稳定核素，即放射性核素。研究证明，原子序数大于83的所有元素都具有放射性，小于83的元素部分具有放射性，比如43号元素（Tc）和61号元素（Pm）。

天然放射性核素

天然放射性核素可分为两类，一类是与地球同时形成的、至今存在的一些与地球年龄可比的长寿命核素，如铀、、、钾、钐等。另一类为宇宙射线撞击地球物质原子核，引起核反应生成的放射性核素，如碳、铍、铝、氯等。它们广泛存在于第四纪地层、新的构造面和生物体内。在自然界已发现的天然放射性核素有很多，其中绝大多数一次核衰变后即形成稳定核素，如铷、钐等。有近50个放射性核素构成三个天然放射性系列，即铀系列、钍系列及铀系列。铀系列核素有214Bi、210TI、214Pb等，钍系列核素有232Th、228Ra、228Ac等，锕铀系列核素包含235U、231Th、231Pa等。

人工放射性核素

原子核受外来原因引起核结构的变化，称为核反应，它使稳定的原子核转变为放射性核素，这样产生的核素称为人工放射性核素。引起核反应的方法主要是利用高能基本粒子或光子撞击原子核，比如带电粒子撞击、快速中子撞击、慢中子撞击、高能γ射线撞击。人工放射性核素有125I，60Co，127Cs等。1936年，回旋加速器发明以后，制造了43号元素锝，95以后的都是人造元素。

简史

1895年11月，德国科学家威廉·伦琴（Wilhelm Conrad Röntgen）为了进一步研究阴极射线的性质，用黑薄纸把一个真空放电管严密地套封起来，在完全黑暗的室内做实验。在接上高压电流后，他意外地发现离放电管1米以外的一个荧光屏（涂有荧光物质铂氰化钡的纸屏）上出现了绿色荧光。一旦切断电源，绿色荧光就立即消失。伦琴确信该现象不是由阴极射线造成的，因为已证明阴极射线只能在空气中前进几厘米，而且还不能透过玻璃管。他决定继续对这个新发现进行全面检验，最后他确定这是一种未知的新射线。这种射线的本质一时还不清楚，他取名为“X射线”，并在12月下旬写的论文中初步说明了X射线的性质。

1896年，他将论文寄给法国科学家亨利·庞加莱（Jules Henri Poincaré），其中介绍了X射线的发现过程，还附上了相关的照片。同年，法国科学家安东尼·贝克勒尔（HenriBecquerel）在铀盐中观察到放射性与磷光有关。贝克勒尔把硫酸铀钾放在一张用黑纸包着的照相底片上，观察到铀化合物即使在抽屉里也会使黑纸包裹里的照相底片感光，铀似乎在发射某种穿透性的“射线”。1898年，物理学家玛丽·居里（Marie Curie）和皮埃尔·居里（Pierre Curie）发现了两种新的放射性元素：钋和镭。1903年，贝克勒尔与玛丽、皮埃尔一同获得诺贝尔物理学奖。后来，物理学家欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）和弗雷德里克·索迪（Frederick Soddy）发现这些元素实际上在放射性过程中转变成了其他元素。

1899年，卢瑟福发现了来自铀的两种明显不同类型的放射，也就是射线和射线。1900年，法国巴黎高师的保罗·维拉德（Paul Villard）发现了放射射线中一种不受电场和磁场影响的射线。1936年，欧内斯特·劳伦斯设计出91.44厘米的回旋加速器，粒子能量可达到6兆电子伏，并且产生出第一个人造元素锝，之后相继合成了、锔、等元素。2006年10月，俄罗斯杜布纳联合原子核研究所合成了118号元素。

活度与单位

一个放射源在单位时间内发生衰变的原子核数称为它的放射性活度，通常用符号表示。放射性活度表征了一个放射源的强弱，它不仅取决于放射性原子核的数量，而且还与这种核素的衰变常数有关。如果一个放射源在时刻含有个放射性原子核，放射源核素的衰变常数为，则这个放射源的放射性活度为。代入的指数规律，得到，即。这里，是放射源的初始活度。

放射性活度常采用玛丽·居里（简称居，用符号表示）为单位。最初，定义为镭每秒衰变的数目。1950年，为了统一起见，国际上共同规定：一个放射源每秒钟有核衰变定义为。1975年，国际计量大会规定放射性活度的单位为贝克勒尔（），即，等于。

衰变

规律

不稳定原子核会自发地发生衰变，放射出粒子、粒子和光子等。当同一类核素的许多放射性原子核放在一起时，不能预测某个原子核在哪个时刻将发生衰变，但对于整个放射性物质来说，原子核的衰变是一种统计规律，衰变事件数和衰变时间成正比。

分类

根据核素放射性衰变释放射线性质的不同，可将放射性衰变分为衰变、衰变、衰变三类。此外，还有正电子衰变和电子俘获。

α衰变

放射性核素释放出射线的衰变叫衰变。射线是粒子流，粒子含有两个质子和两个中子，粒子本质上是。衰变一般表示为，在衰变过程中，母核失去个单位的正电荷，因此衰变成电荷比母核少个电荷单位的原子核。而子核在周期表上的位置将向前移位，其质量数应减小。对于不同原子核的衰变过程，释放出的粒子能量不同，但是对于某一种原子核，在任何时候，其衰变过程中释放出的粒子能量都相同。

β衰变

放射性核素释放出射线的衰变叫衰变。射线是粒子流，粒子含一个单位负电荷，质量接近0。粒子其实就是电子。由于核内并无电子，因此，衰变是中子转变成质子时产生的，即下述过程释放出射线：。

衰变将导致核素的中子数减小个单位，质子数增加个单位，质量数不变。生成的新核素的核电荷数增加个单位，在元素周期表中向母核的右边位移一格，这是衰变的位移规律。

衰变

放射性核素释放出射线的衰变叫衰变。射线实际上是波长很短的电磁波，即高能光子。高能光子本身不带电，没有静止质量。射线常伴随着射线或射线一起射出。射线的释放将导致核的能量降低，使核更稳定。射线的释放不改变质子数和中子数，故核反应方程式中一般不写出。

衰变列表

半衰期

半衰期指的是放射性核素半数原子核衰变（通过发射粒子和能量自发转变为其他种类的核素）所用的时间。即放射性核素的射线强度减半所用的时间。半衰期是放射性核素的特征量。不同的放射性核素有不同的半衰期，并且不易受外界环境（温度、压力、电场或磁场、化合等）条件的影响。例如人体中两种重要的放射性核素碳-14和钾-40，前者的半衰期大约5700年，后者则将近13亿年。由于后者的半衰期与地球的年龄具有可比性，故可以说，现存的钾-40是地球诞生时就有的。反之，地球诞生时就有的碳-14早已转变成了稳定的氮-14，现存的碳-14是宇宙射线与大气（氨）持续相互作用的结果。当初欧内斯特·卢瑟福在提出半衰期这一概念时称之为“周期”，因为他发现，每经过相同的时间，放射性核素的辐射强度就在原有的基础上减半，呈现一种几何级数下降的态势，在此基础上，人们揭示了衰变过程的随机本性。

衰变常数

衰变常数与半衰期密切相关，是放射性核素的另一个特征量。衰变常量是单位时间内放射性核素衰变的份额，或单位时间内一个原子核衰变的概率。衰变常量与半衰期成反比关系。半衰期越长，则衰变常量越小，单位时间内放射性核素衰变的份额越小，半衰期长，衰变常数小，未必产生的射线粒子数目少（一次衰变匀能产生多个射线），反之亦然。例如，同样质量（1g）的铀-238和镭-226，前者的活度比后者小百万倍，主要原因就是铀-238的半衰期比镭-226大百万倍。

来源

放射性主要来源于中核集团、军事活动等方面，岩石、空气中的也有放射性物质，有些食物也会含有放射性物质，比如食盐中的钾40，体检时的X射线透视。

核工业

放射性来源于核弹制造及核试验、核能生产、放射性同位素的生产和应用及核事故等。核试验产生的放射性核素有核裂变产物和中子活化产物。核裂变产物包括200多种放射性核素，如135Xe，133Xe，133mXe，131mXe，85Kr，89Sr，90Sr等一些重要放射性核素。中子活化产物是由核爆炸时所产生的中子与大气、土壤、岩石、建筑材料等发生核反应所形成的产物，如37Ar，3H，14C，55Fe，32P等。

军事

军事活动会产生放射性物质，比如试制原子武器、军事上的芥子毒气桶、废弃的原子核等。

危害与防护

危害

放射性的危害根据剂量的不同而不同，过量的辐射对人体有危害作用，其对人体危害的大小与多种因素有关。接触射线的时间越长、离放射源越近、放射性强度越大，对人体的危害越大，另外，个体的敏感性也存在差异。射线进入人体内，与细胞发生电离作用，对人体组织造成损伤，甚至破坏人体的脱氧核糖核酸结构，导致畸形、肿瘤等疾病的发生。大剂量的辐射在短时间内就可以造成人体死亡。

防护

时间防护：尽量减少受到辐射的时间。

距离防护：尽量远离辐射源，距离放射源越远，人体吸收射线的剂量越小，受到的伤害越轻。

屏蔽防护：在放射源与人之间设置能够阻挡射线的物体，比如铅板等。

监测防护：加强监测，防止意外事故的发生。

应用

工业

放射性工业中可以用来透视各种产品是否存在损伤。比如射线的穿透能力极强，能穿透30cm厚的铁板。此外，还可利用示踪原子检测机械的磨损程度。例如，有些大型机械在使用中很长时间不能停机（如焦化厂的大型鼓风机），人们要了解其轴承的磨损情况。一旦轴承磨损到一定程度，则必须更换。因此在制造该机械时，在轴承的最大允许磨损处掺入微量放射性核素。为了减少磨损，大型机器几乎每小时都给轴承上一次润滑油，通过对从轴承处漏下的废润滑油的检测，可判定该轴承是否到了磨损的极限。

农业

利用粒子的特性，用射线照射种子，能引起脱氧核糖核酸变异，在农业上常用来育种。用射线照射食品，能杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期。

利用同位素原子的放射性原理可以更科学的施肥，肥料在农作物中的分布及农作物的各部分对肥料的吸收情况，用普通的方法很难探测。利用放射性同位素制成肥料，通过观测放射性元素在植物体内的分布情况，可以帮助人们了解农作物如何吸收营养。

医学

医学上常用射线来对疾病尤其是癌症进行治疗，因为人体组织对射线的耐受能力不同，分裂越快的组织，对射线的耐受性越低。利用同位素放射性，可以示踪原子，通过示踪原子可以确定开刀位置及切除的干净程度，还有给人体内注入放射性同位素碘131，定时用探测器探测，有助于诊断甲状腺疾病。此外，放射性元素（亚甲基焦磷酸盐）可应用于骨显像，这对骨髓瘤（MM）患者治疗来说意义重大，可以实现动态观察。

其他

射线照射可以灭菌灭虫，对于食物保存和杀菌具有重要意义。此外，在地质学上，可以利用放射性元素的衰变规律来判断古地质化石的年代，对于考古学有重要作用。

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