我今天来讲一下放射性同位素。由于我并不是专业人士,所以内容可能与事实有所偏差,本文仅供科普使用。

首先我讲一下同位素是什么。

如果两个原子的质子数目相同,但中子数目不同,则他们仍有相同的原子序数,在周期表是同一位置的元素就叫做同位素。

放射性很复杂,我这里只简单说一下,物质自发放射放射线的性质称为放射性,通俗来说也就是相当于一个灯泡不需要电,就自己发光,这个灯泡就是有放射性的物质,而他发的光就是放射线。

有放射性的同位素称为“放射性同位素”,没有放射性的就称为“同位素”,并不是所有同位素都具有放射性。由于质子数相同,所以它们的核电荷数和核外电子数都是相同的(质子数=核电荷数=核外电子数),并具有相同电子层结构。因此,同位素的化学性质是相同的,但由于它们的中子数不同,这就造成了各原子质量会有所不同,涉及原子核的某些物理性质(如放射性等),也有所不同。一般来说,质子数为偶数的元素,可有较多的稳定同位素,而且通常不少于3个,而质子数为奇数的元素,其稳定同位素从不会多于两个,这是由原子的结合能所决定的。

放射性同位素是一个原子核不稳定的原子,每个原子也有很多同位素,每组同位素的原子序数虽然是相同,但却有不同的原子量,如果这原子是有放射性的话,它会被称为物理放射性核种或放射性同位素。放射性同位素会进行放射性衰变,从而放射出伽玛射线和次原子粒子。放射性同位素(radioisotope)是不稳定的,它会“变”。放射性同位素的原子核很不稳定,会不间断地、自发地放射出放射线,直至变成另一种稳定同位素,这就是所谓“核衰变”。

放射性同位素在进行核衰变的时候,可放射出α射线、β射线、γ射线和电子俘获等,但是放射性同位素在进行核衰变的时候并不一定能同时放射出这几种射线。核衰变的速度不受温度、压力、电磁场等外界条件的影响,也不受元素所处 状态的影响,只和时间有关。放射性同位素衰变的快慢,通常用“半衰期”来表示。放射性不能用一般的物理、化学和生物方法消除,只能靠放射性核素自身的衰变而减少。

半衰期(half-life)即一定数量放射性同位素原子数目减少到其初始值一半时所需要的时间。以下列出各种放射性元素及其半衰期。

碘131,半衰期8天

铯134,半衰期2年

铯137,半衰期30年

钌103,半衰期39天

钌106,半衰期约1年

锶90,半衰期30年

钸239,半衰期24,100年

铀234,半衰期24.7万年

铀235,半衰期710万年

铀238,半衰期45亿年。

半衰期越长,在自然界稳定存在的时间就越长,这也就是天然铀中U238占据99.284%的原因。

半衰期越长的元素越稳定,自发发出射线的频率越低,因此对环境的辐射影响就比较小。

核废物的辐射影响既要考虑核素组成,也要考虑组成核素的半衰期和活度。真正影响到环境的是核废物中核素的活度,而环境的辐射影响是可以通过技术手段进行防护的。之所以要考虑到核废物的半衰期是要考虑这种防护长周期实施的成本代价问题。

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