什么是放射性核素 放射性核素应用
放射性核素是指不稳定的原子核,能自发地放出射线(如α射线、β射线等),通过衰变形成稳定的核素。那么你对放射性核素了解多少呢?以下是由小编整理关于什么是放射性核素的内容,希望大家喜欢!
什么是放射性核素
放射性核素,也叫不稳定核素,是相对于稳定核素来说的。它是指不稳定的原子核,能自发地放出射线(如α射线、β射线等),通过衰变形成稳定的核素。衰变时放出的能量称为衰变能,衰变到原始数目一半所需要的时间成为衰变半衰期,其范围很广,分布在10年到10秒之间。
核素的放射性是由法国物理学家贝克勒尔于1896年在研究物质的荧光时发现的。自然界存在许多种放射性衰变。衰变后中子或质子的数量不同,因此大多衰变后产生了新的元素。最常见的衰变是α衰变、β衰变、γ衰变。这三种衰变中,原子核分别放出α粒子(氦原子核,见图1)、β粒子(电子,见图2)和γ射线(高能光子)。此外,还有电子俘获、自发裂变、质子发射、集团发射等衰变种类。
α粒子是带电粒子,其穿透力最小,一张纸可挡住。β粒子次之,可由铝屏蔽。伽玛射线穿透力强,必须使用比较后的材料阻挡,例如一层非常厚的铅。
放射性核素分类
稳定的核素,核内的质子和中子数近似相同,分布在核素图(见图3)的狭长范围内,被称为β稳定线。处于稳定线左侧的放射性核素称为丰质子核素,处于稳定线右侧的放射性核素ch称eng为丰中子核素。如果继续远离稳定线,原子核会因为无法束缚住更多的中子或质子而产生破裂,这个极限被称为质子或中子滴线。靠近质子或中子滴线的核素,由于距离稳定线较远,又被称为远离核素。距离稳定线越远的核素,衰变半衰期越短。
相同质子数(又称原子序数)Z,中子数N不同的核素,称为同位素,相同质子数的同位素因其化学性质相同又统称元素;相同中子数N,质子数Z不同的核素,称为同中子素;相同质量数A(A=Z+N),质子数Z不同的核素,称为同量异位素。
原子核的稳定性有其规律。由于核力的原因,原子核的质子和中子数在2、8、20、28、50和82等数值时最为稳定,称为幻数。质子数处于幻数的稳定同位素的个数最多。处于幻数的稳定或放射性核素,相对来说,最不易通过核反应或衰变变成其他核素。
放射性核素应用
稳定或极长寿命的核素只有不到300个。随着科学的发展,放射性同位素更多通过加速器或反应堆通过核反应合成,已知的放射性核素大约2000多种,理论预言滴线内存在8000种以上放射性核素,称为人工放射性。
目前,大约有200种以上的放射性核素在社会生活的各个方面具有广泛的应用。其应用主要是通过放射源来实现的。
应用范围包括:医学:癌症放疗、放射性药物显影;工业:产品测厚、材料辐照改性等;生活:火灾报警;考古和环境:放射性定年、污染来源检测等;航天和深海探测:同位素电池、同位素热源等。
例如,同位素电池是利用放射性同位素的衰变,如 Pu-238的α衰变产生的热量,经过热电转化,形成电能的装置,在没有太阳光照的环境,如月夜,是非常好的供能装置。
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