放射性衰變是什么？有什么要注意

在絕大多數(shù)的核素是不穩(wěn)定的，它們會(huì)自發(fā)的銳變，變成另一種核素，同時(shí)放出各種射線，這就叫做放射性衰變，下面趕緊和家庭醫(yī)生在線小編一起來(lái)了解一下具體的情況吧。

中子射線

放射性元素镅-241最為人們所知的用途是用于煙霧探測(cè)器。它是發(fā)生阿爾法衰變的一個(gè)很好的例子。镅-241原子能自發(fā)地輻射出阿爾法粒子。一個(gè)阿爾法粒子是由兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子束縛在一起形成的，它等效于一個(gè)氦-4原子核。在釋放阿爾法粒子的過(guò)程中，镅-241原子轉(zhuǎn)變?yōu)轱?237原子。阿爾法粒子以很高的速度離開(kāi)衰變現(xiàn)場(chǎng)——或許達(dá)到了16，000公里/秒。

如果觀察一個(gè)單獨(dú)的镅-241原子，你無(wú)法預(yù)測(cè)它什么時(shí)候會(huì)釋放出一個(gè)阿爾法粒子。不過(guò)，如果有大量的镅原子，那么衰變速度就變得非常有規(guī)律。對(duì)于镅-241，已知有一半的原子會(huì)在458年內(nèi)發(fā)生衰變。因此，镅-241的半衰期是458年。每種放射性元素都有不同的半衰期，根據(jù)同位素的不同，半衰期短的不足一秒而長(zhǎng)的有數(shù)百萬(wàn)年。例如，镅-243的半衰期是7，370年。

氚（氫-3）是發(fā)生貝塔衰變的元素的一個(gè)很好的例子。在貝塔衰變中，原子核中的一個(gè)中子自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子、一個(gè)電子和一個(gè)被稱為反中微子的粒子。原子核放射出電子和反中微子，而質(zhì)子則會(huì)留在原子核中。放射出的電子被稱為貝塔粒子。原子核失去一個(gè)中子而得到一個(gè)質(zhì)子。因此，一個(gè)氫-3原子經(jīng)過(guò)貝塔衰變變成一個(gè)氦-3原子。點(diǎn)擊下圖中的“Go”按鈕，你可以看到中子的變化。

衰變

放射性衰變通常都有一定的周期，并且一般不因物理或化學(xué)環(huán)境而改變，這也就是放射性可用于確定年代的原因。由于一個(gè)原子的衰變是自然地發(fā)生，即不能預(yù)知何時(shí)會(huì)發(fā)生，因此會(huì)以機(jī)率來(lái)表示。假設(shè)每顆原子衰變的機(jī)率大致相同，例如半衰期為一小時(shí)的原子，一小時(shí)后其未衰變的原子會(huì)剩下原來(lái)的二分之一，兩小時(shí)后會(huì)是四分之一，三小時(shí)后會(huì)是八分之一。

原子的某些衰變會(huì)產(chǎn)生出另一種元素，并會(huì)放出α粒子、β粒子或中微子，在發(fā)生衰變后，該原子也會(huì)釋出伽馬射線。衰變后的實(shí)物粒子靜止質(zhì)量的總合會(huì)少于衰變前實(shí)物粒子靜止質(zhì)量的總和，根據(jù)質(zhì)能方程，能量可以表現(xiàn)出質(zhì)量。當(dāng)物體的能量增加E，其質(zhì)量則增加E/C2，當(dāng)物體的能量減少E，其質(zhì)量也減少E/C2，如果一個(gè)原子核衰變后放出實(shí)物粒子，假設(shè)該原子核在衰變前相對(duì)于某一慣性參照物靜止，衰變后的新原子核和所放出的實(shí)物粒子相對(duì)于該慣性參照物運(yùn)動(dòng)，即對(duì)于該慣性參照物而言，新原子核和所放出的實(shí)物粒子具有動(dòng)能，當(dāng)新原子核或所放出的實(shí)物粒子與其他粒子發(fā)生碰撞，它便會(huì)失去能量。因此，衰變前和衰變后質(zhì)量和能量都是守恒的，粒子的靜止質(zhì)量則不守恒。如果該原子核放出光子，同樣的，光子也具有質(zhì)量，但沒(méi)有靜止質(zhì)量。通常衰變所產(chǎn)生的產(chǎn)物多也是帶放射性，因此會(huì)有一連串的衰變過(guò)程，直至該原子衰變至一穩(wěn)定的同位素。

發(fā)生核衰變的放射性元素有的是在自然界中出現(xiàn)的天然放射性同位素，如碳14，但其衰變只會(huì)經(jīng)過(guò)一次β衰變轉(zhuǎn)為氮14原子，并不會(huì)一連串地發(fā)生。也有很多是經(jīng)過(guò)粒子對(duì)撞等方法人工制造的元素。

衰變類型

放射性原子核能以許多不同的形式進(jìn)行衰變以使自身達(dá)到更穩(wěn)定的狀態(tài)。下表中總結(jié)了主要的幾種衰變類型。一個(gè)質(zhì)量數(shù)為A、原子序數(shù)為Z的原子核在表中描述為（A，Z），“子核”一欄以這種描述方式指出母核衰變后產(chǎn)生的子核與母核的不同。例如，（A? 1，Z+ 1）意為“子核質(zhì)量數(shù)比母核少1（少一個(gè)核子），而原子序數(shù)比母核多1（多一個(gè)質(zhì)子）”。

天然輻射的來(lái)源

宇宙射線：初級(jí)宇宙射線是宇宙空間射到地球大氣層的高能輻射，主要成分為質(zhì)子（83～89%）、α粒子（10～15%）、原子序Z≥3的輕核和高能電子（1～2%），這種射線能量可達(dá)1020MeV以上。次級(jí)宇宙射線是初級(jí)射線進(jìn)入大氣層后與空氣中的原子核相互碰撞，引發(fā)一系列其他粒子，這些粒子自身轉(zhuǎn)變或與周?chē)镔|(zhì)發(fā)生作用；在海平面上觀察的初級(jí)射線由介子（約70%）、核子、電子組成。

天然放射性核素：多數(shù)在地球起源時(shí)就存在于地殼中，經(jīng)長(zhǎng)久的地質(zhì)年代，母、子體之間達(dá)到平衡，建立放射性核素系列，鈾系（238U為母體）、錒系（235U為母體）、釷系（232Th為母體），這些母體有極長(zhǎng)的半衰期，系列中含有放射性氣體Rn核素，末端都是穩(wěn)定的Pb核素。

自然界中單獨(dú)存在的核素：約有20種，如存在于人體中的40K，有極長(zhǎng)的半衰期，最長(zhǎng)者為209Bi，大于2×1018，而40K是最短的；另一個(gè)特點(diǎn)是強(qiáng)度極弱。

對(duì)人體的危害

放射性核素可通過(guò)呼吸道吸入、消化道攝入、皮膚粘膜侵入等進(jìn)入人體，在體內(nèi)蓄積。

αβγ射線照射人體后，可引起肌體細(xì)胞分子、電離輻射，使一些組織的大分子結(jié)構(gòu)被破壞，如蛋白質(zhì)、核糖核酸、脫氧核糖核酸分子鏈斷裂，造成組織破壞。

人體短期內(nèi)接受大劑量照射，如核爆炸、核反應(yīng)堆事故等，將引起急性損傷。

吸收劑量達(dá)5戈瑞時(shí)，1～2小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)惡心、嘔吐、腹瀉等癥狀，一周后出現(xiàn)咽炎、體溫上升、迅速消瘦等癥狀，第二周就會(huì)死亡，死亡率100%。

吸收劑量為4戈瑞時(shí)，數(shù)小時(shí)后出現(xiàn)嘔吐，兩周內(nèi)毛發(fā)脫落，體溫上升，三周內(nèi)出現(xiàn)紫斑、咽喉感染，一個(gè)月后50%受照射者死亡，存活者半年后才能恢復(fù)健康。吸收劑量為2戈瑞時(shí)，經(jīng)過(guò)約一周的潛伏期，出現(xiàn)毛發(fā)脫落、厭食等癥狀。吸收劑量為1戈瑞時(shí)，有20-25%的受照射者，發(fā)生嘔吐等輕度癥狀。

0.5戈瑞的劑量可使人體血象發(fā)生輕度變化。