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放射性（radioactivity）指的是不穩定核素自發地放出α、β、γ等射線而衰變為另一種核素的特性。衡量放射性活度的國際單位為貝克勒爾（Bq），傳統單位是瑪麗·居里（Ci）。

1896年，法國科學家安東尼·貝克勒爾（Henri Becquerel）在研究鈾礦的熒光現象時發現鹽礦發射著類似X射線的穿透性輻射。1898年，物理學家瑪麗·居里（Marie Curie）和皮埃爾·居里（Pierre Curie）發現了兩種新的放射性元素：釙和鐳。1903年，貝克勒爾與瑪麗、皮埃爾一起獲得諾貝爾物理學獎。

原子核不穩定、具有放射性的核素稱為放射性核素。研究證明，原子序數大于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。放射性核素分為天然放射性核素、人工放射性核素。其中人工核素可借助回旋加速器合成產生。天然放射性核素可分為兩類，一類是與地球同時形成的；一類是宇宙射線撞擊地球物質原子核，引起核反應生成的放射性核素。

放射性核素自發地發生核結構改變的過程稱為核衰變或放射性衰變。衰變前的核素稱為母核素，衰變后的核素稱為子核素。子核素有可能是穩定核素，但也可能同樣具有放射性，會繼續衰變形成下一個子核素。大部分放射性核素并不直接衰變成穩定核素，而是經過一連串的衰變反應，最終達至穩定核素為止，稱作衰變鏈。根據核素放射性衰變釋放射線性質的不同，可將放射性衰變主要分為α衰變、β衰變、γ衰變三類。

放射性在工業、醫學、農業等領域有廣泛的應用，比如利用射線性質來透視各種產品是否存在損傷、治療癌癥等，利用同位素原子的放射性原理科學施肥、通過示蹤原子確定手術開刀位置及切除的干凈程度等。但是過量的放射性輻射對人體有危害作用，射線進入人體內，與細胞發生電離作用，對人體組織造成損傷，甚至破壞人體的脫氧核糖核酸結構，導致畸形、腫瘤等疾病的發生，而大劑量的輻射在短時間內就可以造成人體死亡。所以要進行防護，主要從時間、距離和屏蔽等方面進行。

放射性核素

具有放射性的核素稱為放射性核素。已知的核素共有2000多種，大多數為不穩定核素，即放射性核素。研究證明，原子序數大于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號元素（Tc）和61號元素（Pm）。

天然放射性核素

天然放射性核素可分為兩類，一類是與地球同時形成的、至今存在的一些與地球年齡可比的長壽命核素，如鈾、、、鉀、釤等。另一類為宇宙射線撞擊地球物質原子核，引起核反應生成的放射性核素，如碳、鈹、鋁、氯等。它們廣泛存在于第四紀地層、新的構造面和生物體內。在自然界已發現的天然放射性核素有很多，其中絕大多數一次核衰變后即形成穩定核素，如銣、釤等。有近50個放射性核素構成三個天然放射性系列，即鈾系列、釷系列及鈾系列。鈾系列核素有214Bi、210TI、214Pb等，釷系列核素有232Th、228Ra、228Ac等，錒鈾系列核素包含235U、231Th、231Pa等。

人工放射性核素

原子核受外來原因引起核結構的變化，稱為核反應，它使穩定的原子核轉變為放射性核素，這樣產生的核素稱為人工放射性核素。引起核反應的方法主要是利用高能基本粒子或光子撞擊原子核，比如帶電粒子撞擊、快速中子撞擊、慢中子撞擊、高能γ射線撞擊。人工放射性核素有125I，60Co，127Cs等。1936年，回旋加速器發明以后，制造了43號元素锝，95以后的都是人造元素。

簡史

1895年11月，德國科學家威廉·倫琴（Wilhelm Conrad R?ntgen）為了進一步研究陰極射線的性質，用黑薄紙把一個真空放電管嚴密地套封起來，在完全黑暗的室內做實驗。在接上高壓電流后，他意外地發現離放電管1米以外的一個熒光屏（涂有熒光物質鉑氰化鋇的紙屏）上出現了綠色熒光。一旦切斷電源，綠色熒光就立即消失。倫琴確信該現象不是由陰極射線造成的，因為已證明陰極射線只能在空氣中前進幾厘米，而且還不能透過玻璃管。他決定繼續對這個新發現進行全面檢驗，最后他確定這是一種未知的新射線。這種射線的本質一時還不清楚，他取名為“X射線”，并在12月下旬寫的論文中初步說明了X射線的性質。

1896年，他將論文寄給法國科學家亨利·龐加萊（Jules Henri Poincaré），其中介紹了X射線的發現過程，還附上了相關的照片。同年，法國科學家安東尼·貝克勒爾（HenriBecquerel）在鈾鹽中觀察到放射性與磷光有關。貝克勒爾把硫酸鈾鉀放在一張用黑紙包著的照相底片上，觀察到鈾化合物即使在抽屜里也會使黑紙包裹里的照相底片感光，鈾似乎在發射某種穿透性的“射線”。1898年，物理學家瑪麗·居里（Marie Curie）和皮埃爾·居里（Pierre Curie）發現了兩種新的放射性元素：釙和鐳。1903年，貝克勒爾與瑪麗、皮埃爾一同獲得諾貝爾物理學獎。后來，物理學家歐內斯特·盧瑟福（Ernest Rutherford）和弗雷德里克·索迪（Frederick Soddy）發現這些元素實際上在放射性過程中轉變成了其他元素。

1899年，盧瑟福發現了來自鈾的兩種明顯不同類型的放射，也就是射線和射線。1900年，法國巴黎高師的保羅·維拉德（Paul Villard）發現了放射射線中一種不受電場和磁場影響的射線。1936年，歐內斯特·勞倫斯設計出91.44厘米的回旋加速器，粒子能量可達到6兆電子伏，并且產生出第一個人造元素锝，之后相繼合成了、鋦、等元素。2006年10月，俄羅斯杜布納聯合原子核研究所合成了118號元素。

活度與單位

一個放射源在單位時間內發生衰變的原子核數稱為它的放射性活度，通常用符號表示。放射性活度表征了一個放射源的強弱，它不僅取決于放射性原子核的數量，而且還與這種核素的衰變常數有關。如果一個放射源在時刻含有個放射性原子核，放射源核素的衰變常數為，則這個放射源的放射性活度為。代入的指數規律，得到，即。這里，是放射源的初始活度。

放射性活度常采用瑪麗·居里（簡稱居，用符號表示）為單位。最初，定義為鐳每秒衰變的數目。1950年，為了統一起見，國際上共同規定：一個放射源每秒鐘有核衰變定義為。1975年，國際計量大會規定放射性活度的單位為貝克勒爾（），即，等于。

衰變

規律

不穩定原子核會自發地發生衰變，放射出粒子、粒子和光子等。當同一類核素的許多放射性原子核放在一起時，不能預測某個原子核在哪個時刻將發生衰變，但對于整個放射性物質來說，原子核的衰變是一種統計規律，衰變事件數和衰變時間成正比。

分類

根據核素放射性衰變釋放射線性質的不同，可將放射性衰變分為衰變、衰變、衰變三類。此外，還有正電子衰變和電子俘獲。

α衰變

放射性核素釋放出射線的衰變叫衰變。射線是粒子流，粒子含有兩個質子和兩個中子，粒子本質上是。衰變一般表示為，在衰變過程中，母核失去個單位的正電荷，因此衰變成電荷比母核少個電荷單位的原子核。而子核在周期表上的位置將向前移位，其質量數應減小。對于不同原子核的衰變過程，釋放出的粒子能量不同，但是對于某一種原子核，在任何時候，其衰變過程中釋放出的粒子能量都相同。

β衰變

放射性核素釋放出射線的衰變叫衰變。射線是粒子流，粒子含一個單位負電荷，質量接近0。粒子其實就是電子。由于核內并無電子，因此，衰變是中子轉變成質子時產生的，即下述過程釋放出射線：。

衰變將導致核素的中子數減小個單位，質子數增加個單位，質量數不變。生成的新核素的核電荷數增加個單位，在元素周期表中向母核的右邊位移一格，這是衰變的位移規律。

衰變

放射性核素釋放出射線的衰變叫衰變。射線實際上是波長很短的電磁波，即高能光子。高能光子本身不帶電，沒有靜止質量。射線常伴隨著射線或射線一起射出。射線的釋放將導致核的能量降低，使核更穩定。射線的釋放不改變質子數和中子數，故核反應方程式中一般不寫出。

衰變列表

半衰期

半衰期指的是放射性核素半數原子核衰變（通過發射粒子和能量自發轉變為其他種類的核素）所用的時間。即放射性核素的射線強度減半所用的時間。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，并且不易受外界環境（溫度、壓力、電場或磁場、化合等）條件的影響。例如人體中兩種重要的放射性核素碳-14和鉀-40，前者的半衰期大約5700年，后者則將近13億年。由于后者的半衰期與地球的年齡具有可比性，故可以說，現存的鉀-40是地球誕生時就有的。反之，地球誕生時就有的碳-14早已轉變成了穩定的氮-14，現存的碳-14是宇宙射線與大氣（氨）持續相互作用的結果。當初歐內斯特·盧瑟福在提出半衰期這一概念時稱之為“周期”，因為他發現，每經過相同的時間，放射性核素的輻射強度就在原有的基礎上減半，呈現一種幾何級數下降的態勢，在此基礎上，人們揭示了衰變過程的隨機本性。

衰變常數

衰變常數與半衰期密切相關，是放射性核素的另一個特征量。衰變常量是單位時間內放射性核素衰變的份額，或單位時間內一個原子核衰變的概率。衰變常量與半衰期成反比關系。半衰期越長，則衰變常量越小，單位時間內放射性核素衰變的份額越小，半衰期長，衰變常數小，未必產生的射線粒子數目少（一次衰變勻能產生多個射線），反之亦然。例如，同樣質量（1g）的鈾-238和鐳-226，前者的活度比后者小百萬倍，主要原因就是鈾-238的半衰期比鐳-226大百萬倍。

來源

放射性主要來源于中核集團、軍事活動等方面，巖石、空氣中的也有放射性物質，有些食物也會含有放射性物質，比如食鹽中的鉀40，體檢時的X射線透視。

核工業

放射性來源于核彈制造及核試驗、核能生產、放射性同位素的生產和應用及核事故等。核試驗產生的放射性核素有核裂變產物和中子活化產物。核裂變產物包括200多種放射性核素，如135Xe，133Xe，133mXe，131mXe，85Kr，89Sr，90Sr等一些重要放射性核素。中子活化產物是由核爆炸時所產生的中子與大氣、土壤、巖石、建筑材料等發生核反應所形成的產物，如37Ar，3H，14C，55Fe，32P等。

軍事

軍事活動會產生放射性物質，比如試制原子武器、軍事上的芥子毒氣桶、廢棄的原子核等。

危害與防護

危害

放射性的危害根據劑量的不同而不同，過量的輻射對人體有危害作用，其對人體危害的大小與多種因素有關。接觸射線的時間越長、離放射源越近、放射性強度越大，對人體的危害越大，另外，個體的敏感性也存在差異。射線進入人體內，與細胞發生電離作用，對人體組織造成損傷，甚至破壞人體的脫氧核糖核酸結構，導致畸形、腫瘤等疾病的發生。大劑量的輻射在短時間內就可以造成人體死亡。

防護

時間防護：盡量減少受到輻射的時間。

距離防護：盡量遠離輻射源，距離放射源越遠，人體吸收射線的劑量越小，受到的傷害越輕。

屏蔽防護：在放射源與人之間設置能夠阻擋射線的物體，比如鉛板等。

監測防護：加強監測，防止意外事故的發生。

應用

工業

放射性工業中可以用來透視各種產品是否存在損傷。比如射線的穿透能力極強，能穿透30cm厚的鐵板。此外，還可利用示蹤原子檢測機械的磨損程度。例如，有些大型機械在使用中很長時間不能停機（如焦化廠的大型鼓風機），人們要了解其軸承的磨損情況。一旦軸承磨損到一定程度，則必須更換。因此在制造該機械時，在軸承的最大允許磨損處摻入微量放射性核素。為了減少磨損，大型機器幾乎每小時都給軸承上一次潤滑油，通過對從軸承處漏下的廢潤滑油的檢測，可判定該軸承是否到了磨損的極限。

農業

利用粒子的特性，用射線照射種子，能引起脫氧核糖核酸變異，在農業上常用來育種。用射線照射食品，能殺死使食物腐敗的細菌，抑制蔬菜發芽，延長保存期。

利用同位素原子的放射性原理可以更科學的施肥，肥料在農作物中的分布及農作物的各部分對肥料的吸收情況，用普通的方法很難探測。利用放射性同位素制成肥料，通過觀測放射性元素在植物體內的分布情況，可以幫助人們了解農作物如何吸收營養。

醫學

醫學上常用射線來對疾病尤其是癌癥進行治療，因為人體組織對射線的耐受能力不同，分裂越快的組織，對射線的耐受性越低。利用同位素放射性，可以示蹤原子，通過示蹤原子可以確定開刀位置及切除的干凈程度，還有給人體內注入放射性同位素碘131，定時用探測器探測，有助于診斷甲狀腺疾病。此外，放射性元素（亞甲基焦磷酸鹽）可應用于骨顯像，這對骨髓瘤（MM）患者治療來說意義重大，可以實現動態觀察。