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放射性核素

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依核稳定性上色的核素图:(Z质子数N中子数
黑色稳定核种(皆为原始核种英语Primordial nuclide
红色 – 长寿的原始放射性核种
其他颜色 – 非原生的放射性核种,稳定性从橙色到白色逐渐降低

放射性核种(英语:radionuclideradioactive nuclide),又称作放射性同位素(英语:radioactive isotope),是指原子核不稳定、具有放射性核种。放射性核种会发生放射性衰变,放出游离辐射(如α射线β射线γ射线等),衰变成其他核种。

每种放射性核种的核稳定性各不相同,半衰期有长有短。放射性核种的半衰期没有已知的时间上下限,范围可以到55个数量级,短至几乎瞬间(如铍-8),长至宇宙年龄的一兆倍(如氙-124)。稳定性愈高的放射性核种,其半衰期愈长,放射性愈低。已发现的放射性核种中,有650种的半衰期超过一小时,而有数千种的半衰期更短。目前已知最长寿的放射性核种为碲-128,半衰期长达2.2×1024年,约为宇宙年龄的160兆倍。[1]

定义

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原子核中不同数目的质子中子的组合会影响其稳定性,因此每种核种的核稳定性各不相同。若某核种的原子核不够稳定、会发生放射性衰变的话,它会被称为放射性核种放射性同位素,例如3
T
)、碳-1414
C
)、钾-4040
K
)、钴-6060
Co
)、碘-131131
I
)、铯-137137
Cs
)等。反之,原子核足够稳定,不发生放射性衰变者,则称为稳定核种,例如1
H
)、2
D
)、碳-1212
C
)、钴-5959
Co
)、铯-133133
Cs
)等。

目前大多数已知的核种都是不稳定的放射性核种,已发现超过3000种[2]。若某元素没有稳定同位素,即所有同位素都具有放射性,则该元素称为放射性元素,例如等。原子序83以上(以后)的元素以及43号𨱏和61号都属于放射性元素,而其馀原子序82以下的元素都具有至少1种稳定的同位素。

在已知的3000多种放射性核种中,只有90馀种是天然存在的,绝大多数都是人工合成的,称作人造放射性核种。人造的放射性核种大多半衰期较短,较为不稳定。所有同位素均为人造同位素的元素称为人造元素,例如等,皆为放射性元素。

来源

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天然放射性核种

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天然存在的放射性核种依起源主要可以分成三类:原始放射性核种英语Primordial nuclide、次生天然放射性核种和天然核反应生成的放射性核种。[3]

人造放射性核种

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自然界中不存在的放射性核种主要经由核反应炉粒子加速器人工制造而得。[4]

用途

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放射性核种在应用上可单独使用其核特性,或结合其化学性质进行运用:

危害

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若放射性核种透过一些事故、不良的处理或者其他方法而释放到自然环境中,则可能会造成放射性污染等有害影响。如果在治疗期间过度使用放射性核种或以其他方式过度暴露在其辐射中,会因辐射中毒而对健康造成损害。过度暴露在辐射中会产生皮肤发红、脱发、烧伤和急性放射线症候群等症状。长期暴露可能会损害人体健康组织及器官,导致其无法正常运行。放射线也会导致细胞受损、诱发突变,进而导致癌症。癌细胞扩散的迹象可能要在接触放射线后几年甚至几十年后才会出现。[18]

参见

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参考文献

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  1. ^ Noble Gas Research. Laboratory for Space Sciences, Washington University in St. Louis. 2008 [2013-01-10]. (原始内容存档于September 28, 2011). 
  2. ^ NuDat 2 Description. [2 January 2016]. (原始内容存档于2016-12-23). 
  3. ^ Types of Isotopes: Radioactive. SAHRA. [12 November 2016]. (原始内容存档于17 October 2021). 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 魏明通. 核化學. 五南图书出版股份有限公司. 2005. ISBN 978-957-11-3632-5. 
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  7. ^ Manual for reactor produced radioisotopes.. Vienna: IAEA. 2003 [2022-09-24]. ISBN 92-0-101103-2. (原始内容存档于2018-11-18). 
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  9. ^ Cyclotron Produced Radionuclides: Physical Characteristics and Production Methods. Vienna: IAEA. 2009 [2022-09-24]. ISBN 978-92-0-106908-5. (原始内容存档于2018-11-18). 
  10. ^ Luig, Heribert; Keller, Cornelius; Wolf, Walter; Shani, Jashovam; Miska, Horst; Zyball, Alfred; Gervé, Andreas; Balaban, Alexandru T.; Kellerer, Albrecht M. Radionuclides. 2000. doi:10.1002/14356007.a22_499. 
  11. ^ Rösch, F; Knapp, F F. Radionuclide Generators. Vértes, Attila; Nagy, Sándor; Klencsár, Zoltan; Lovas, Rezső G. (编). Handbook of Nuclear Chemistry: Radiochemistry and radiopharmaceutical chemistry in life sciences. Springer Science & Business Media. 2003. ISBN 9781402013164 (英语). 
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  13. ^ Ingvar, David H.; Franzén, Göran. Distribution of cerebral activity in chronic schizophrenia. The Lancet. 1974, 304 (7895): 1484–1486 [2023-08-17]. PMID 4140398. doi:10.1016/s0140-6736(74)90221-9. (原始内容存档于2014-09-04). 
  14. ^ Lassen, Niels A.; Ingvar, David H.; Skinhøj, Erik. Brain Function and Blood Flow. Scientific American. October 1978, 239 (4): 62–71. Bibcode:1978SciAm.239d..62L. PMID 705327. doi:10.1038/scientificamerican1078-62. 
  15. ^ Deegan, Frances M.; Troll, Valentin R.; Whitehouse, Martin J.; Jolis, Ester M.; Freda, Carmela. Boron isotope fractionation in magma via crustal carbonate dissolution. Scientific Reports. 2016-08-04, 6 (1): 30774. Bibcode:2016NatSR...630774D. ISSN 2045-2322. PMC 4973271可免费查阅. PMID 27488228. doi:10.1038/srep30774 (英语). 
  16. ^ Industrial Applications. [2018-04-30]. (原始内容存档于2018-04-30). 
  17. ^ Art and Science Applications. [2018-04-30]. (原始内容存档于2018-05-01). 
  18. ^ Ionizing radiation, health effects and protective measures. World Health Organization. November 2012 [January 27, 2014]. (原始内容存档于2018-04-18). 
  • Carlsson J et al.:Tumour therapy with radionuclides: assessment of progress and problems. Radiotherapy and Oncology, Volume 66, Issue 2, February 2003, Pages 107-117. PMID 12648782. Available online as full text.