簡介
放射性元素是指能夠自發地從不穩定原子核內部放出粒子或射線（如α粒子、β射線、γ射線等），同時釋放出能量，最終形成穩定核素的一類元素，這一過程叫做放射性衰變。一般原子序數在84以上的元素都具有放射性，原子序數在83以下的某些元素如鎝（Tc）、鉕（Pm）等也具有放射性。放射性元素分為天然放射性元素和人工放射性元素兩類。天然放射性元素包括釙（Po）、氡（Rn）、鍅（Fr）、鐳（Ra）、錒（Ac）、釷（Th）、鏷（Pa）和鈾（U）等；人工合成的放射性元素，如錒系元素中在鈽以後的元素。自然界存在三個主要天然放射系，分別為鈾系、錒系和釷系，這三個系的“始祖”核素分別為238U、235U和232Th。由於“始祖”核素的壽命和地球的年齡相近，所以這些核素還沒有完全衰變掉。系中每一個放射性核素都是由前代的放射性核素通過α或β衰變產生，最後分別終止於穩定核素206Pb、207Pb和208Pb。
發現
在近代化學誕生之後相當長的一段時間內，放射性並不為人們所知，放射性元素的發現實際上早於放射性的發現。1789年德國化學家克拉普羅特發現了鈾。1828年瑞典化學家貝采利烏斯發現了釷。但在當時，鈾和釷只被看作是一般的重金屬元素。直到1895年德國物理學家倫琴發現X射線以後，許多科學家都興致勃勃地去研究這類新的、具有巨大穿透能力的輻射現象，放射性才被發現。1896年法國物理學家貝可勒爾發現了鈾的放射性。
1898年居里夫人從瀝青鈾礦樣品中發現了釙和鐳以後，人們才認識到這是一類具有放射性的元素，並陸續發現了其它放射性元素。1899年法國科學家德比埃爾內從鈾礦渣中分離出放射性元素──錒。在1900年德國物理學家多恩指出，當鐳發生衰變的時候，生成一種氣態元素。放射性氣體在當時為一種新鮮的東西，後來被命名為氡，並被列為第八十六號元素；最後，到1917年兩個研究小組：德國的哈恩與梅特涅小組、英國的索迪與克蘭斯頓小組——又從瀝青鈾礦石中分離出第9l號元素——鏷。1937年義大利物理學家佩里埃和塞格雷用回旋加速器以氘核轟擊鉬發現了第43號元素鎝。它是第一個用人工方法製得的放射性元素。
平衡系統
放射性元素—自然界平衡系統的一部分：
天然放射性元素是構成地球和自然界的組成部分。在各類岩石、土壤，江河、湖海、大氣中，都有不同數量的放射性元素存在。其中鈾在地殼中占“克拉克值”平均含量的千分之一。放射性元素越來越被廣泛利用在許多方面如核電站、空間技術、醫療技術、同位素技術等，為人類服務。自然界天然存在的低濃度的放射性輻射一般不會危害人類健康，而且已經是自然界平衡系統的組成部分，人類和其他生命在進化過程中，已經適應了這個平衡系統的本底輻射環境。
常見元素
放射性銫：銫是一種銀金色的鹼金屬元素，化學符號是Cs，原子序數是55，在1860年由德國化學家本生和基爾霍夫發現。銫的熔點低，熔點約為28.44°熔化。在空氣中它容易氧化，可用於製造真空件器、光電管等，在化學上還可用做催化劑。
在核電站的乏燃料（燃燒以後的核燃料）的裂變產物中，長半衰期的銫-137的裂變產額較高，是重要的放射性元素。銫-137是β-輻射體，但由於其衰變產物137Bam為γ-輻射體，因此銫-137可同時用作β輻射源和γ輻射源，用途廣泛。已發現的銫放射性同位素有34個，由鈾裂變生成的銫重要同位素有銫135、銫137，其裂變產額分別為6.41%和6.26%，此外銫133也能在裂變中形成，產額為6.76%，吸收中子後形成銫134。
銫-137是裂變產生的最重要的放射性銫同位素，其半衰期約需30年，完全消失則長達3百年。由於具有放射毒性，一旦環境中的銫-137被人體吸收，就會對人體產生危害。因此，在核爆炸或者核事故所致的環境污染檢測中，銫-137是重點檢測的放射性元素。儘管用途廣泛，銫作為γ輻射源的半衰期較長，且易造成擴散，銫-137源已逐漸被鈷-60源取代。
放射性碘：碘也是核電站燃料的主要裂變產物。已表征的碘的同位素有37種，其中只有127I是穩定同位素，其它均為放射性同位素。壽命最長的放射性碘同位素是129I，半衰期為一千五百多萬年。由於其半衰期與地球壽命相比很小，碘-129是一種已滅絕的放射性核素，它在太陽系早期的存在可從其子體氙-129的觀測來推斷。碘-131是核廢料中的主要裂變產物之一，由於碘具有易揮發的特點，在核爆炸及反應堆事故時，它是早期污染環境的主要核素。碘-131是β衰變核素，發射β射線（99%）和γ射線（1%），半衰期為8天，用鉛禁止就可以阻隔其放射線。在碘的放射性同位素中，碘-131和碘-125是毒性相對較大的放射性核素。進入血液中的放射性碘，約70%存在在於血漿中，30%很快轉移到體內各組織器官內，且呈高度不均勻分布，大部分選擇性地富集於甲狀腺，通常甲狀腺內碘濃度可達血漿濃度的25倍，在供碘不足的情況下其濃度可達到血漿濃度的500倍，所以，放射性碘對人體的危害主要表現為甲狀腺輻射損傷。醫學上也正是利用碘在甲狀腺中的富集行為，來利用放射性碘-131治療甲狀腺疾病。
核電站嚴重事故有可能向環境釋放大量放射性碘，但已運行的和未來的先進核能循環系統均有較高的安全防護設施，通常會儘量防止放射性碘排放到環境中。以美國三里島事故為例，反應堆核燃料元件熔化導致大量放射性碘元素釋放出來，但均被控制在安全殼內，只有小量放射性碘由於操作失誤釋放到環境中。類似日本福島核電站這樣的較大規模放射性元素泄漏事件是較為罕見的，同時，也為將來的核電站設計提出了更高安全性的新要求。
放射性鍶：放射性鍶的同位素共有27個，其中放射性同位素有19種。鍶-85、鍶-89和鍶-90是具有重要意義的同位素。鍶的主要放射性同位素及其核性質和產生方式見表2。裂變產生的有鍶-90（裂變產額約5.90%）、鍶-89(4.81%)以及質量數為91～97的放射性鍶，有實際意義的是鍶-89和鍶-90。
放射性鍶可以作為環境放射性污染的重要標誌物：鍶-90和鍶-89是用來評估核試驗所致環境污染物的主要核素之一。鍶-90居於被選對象的首位是因為它在裂變產物中的份額較高、物理半衰期較長、及進入人體後有重要的毒理學意義。反應堆運行和乏燃料（輻照後的燃料）後處理產生的放射性廢物中含有較多的鍶-90。鍶-90可作為β輻射源，在軍事，科學研究及醫學上均有重要用途。鍶-89也可作β放射源。鍶-85則是純γ輻射源，是一種常用的示蹤劑。動物實驗證明，進入體內的放射性鍶主要造成骨髓造血組織和骨骼的損傷，其隨機性效應主要是骨組織瘤，其次為白血病。
放射性氡：氡是天然放射性惰性氣體（故也稱氡氣），無色無嗅，可溶於水，其化學符號為Rn。氡有很多放射性同位素，其中半衰期最長的同位素是氡-222（半衰期為3.82天），前面所說的氡通常即是指氡-222。有人把氡氣比做“無形的殺手”，雖然有些誇大其詞，但氡確實可以對人的健康構成危害。世界衛生組織已把氡列為19種致癌物質之一，研究表明氡吸入是僅次於吸菸的第二大致肺癌因素。
由於氡-222的放射性子體是固態放射性核素，能在空氣中形成氣溶膠被人吸入。氡-220是氡的另一種同位素，半衰期為55秒。由於氡-220是釷-222的衰變產物，也把它稱為釷射氣。在我國，已發現泥土房和窯洞中氡-220的濃度較高。
氡無所不在，遍布在我們的生活環境之中，而我們需要特別警惕的是室內的氡，因此，氡也稱為居室中的危害氣體。室內的氡氣可以來自地基下的土壤，也可來自各種建築材料，或來自空氣或用水。一般地下室、窯洞或土坯房子的氡氣濃度較高，而通風不好也會導致氡氣積累而使濃度升高。因此，為了減少氡及其子體的危害，要保持室內通風良好。
錒系元素與核燃料：錒系元素，是元素周期表原子序數為89～103的15種化學元素的統稱。它們化學性質相似，所以單獨組成一個系列，在元素周期表中占有特殊位置。前四種元素錒、釷、鏷、鈾存在於自然界中，其餘11種全部由人工核反應合成。人工合成的錒系元素中，只有鈽、鎿、鎇、鋦等年產量達到公斤級以上，鐦僅為克級。鑀以後的重錒系元素由於量極微，半衰期很短，僅套用於實驗室條件下研究和鑑定核素性質。
α衰變和自發裂變是錒系元素的重要核特性，隨著原子序數的增大，半衰期依次縮短，鈾238的半衰期為44.68億年；鐒260的半衰期只有3分鐘。錒系元素的毒性和輻射（特別是吸入人體內的α輻射體）的危害較大，必須在有防護措施的密閉工作箱中操作這些物質。
在核能利用方面，最重要的核素有鈾233、鈾235和239,它們是反應堆、核電站或其他核動力的易裂變燃料。鈾235在自然界存在，鈾233和鈽239則分別通過釷232和鈾238俘獲中子等人工核反應生成。
天然鈾有鈾-234、鈾-235和鈾-238三种放射性同位素，按質量計，依次占0.006%、0.714%和99.27%。若按放射性活度計，則天然鈾中鈾-234和鈾238，所所占份額相近，各約為48.9%，而鈾-235僅占2.2%。
用同位素分離技術可使鈾中的鈾-235的豐度高於其天然鈾中的原有豐度，此過程稱為鈾的富集。低豐度的鈾可用作核動力堆燃料，而豐度高達90%以上的高濃鈾可用作核武器裝料，豐度20%以上的高濃度也可用作核爆炸裝置的燃料。天然鈾中經富集、提取核反應堆和核核武器用的鈾-235後剩餘的副產品—貧鈾，可作為穿甲彈芯體或γ射線的禁止材料。
核燃料是指可裂變物質或可以裂變物質。可以發生裂變的物質與這裡提到的可裂變物質不同。可以發生裂變的物質指的是任何原子核可以發生核裂變的物質，而可裂變物質特指那些能夠俘獲低能量中子發生裂變，從而具有維持鏈式反應的能力。例如鈽-239是可裂變物質，而鈽-240隻能在快中子的作用下發生裂變，僅僅是可以發生裂變的物質。因此，可裂變物質是可以發生裂變的物質中的一少部分。鈾-238是一種典型的可以發生裂變的物質，但是無法維持中子的鏈式反應。鈾-235裂變產生的中子能量大約是2MeV（相當於20000km/s），僅僅有一小部分有足夠的能量使鈾-238發生裂變。但是氘氚核聚變反應產生的中子的能量達到14.1MeV（相當於52000km/s），可以很有效的使鈾-238和其它不是可裂變物質的超鈾元素髮生裂變。但是鈾-238裂變產生的中子的能量仍然無法使鈾-238發生裂變，因此鈾-238無法維持鏈式反應。核武器爆炸的第二階段中鈾-238的快速核裂變可以大幅度提升核武器當量，同時也產生了大量的放射性塵埃。
放射性元素氚:氚是元素氫的一种放射性同位素。可寫為3H，氚還有其專用符號T。它的原子核由一顆質子和二顆中子組成。在天然氫中，氚的含量為1×10-15%。1934年，英國盧瑟福等人在加速器上用加速的氘核轟擊氘靶，通過核反應發現氚，1939年美國科學家阿耳瓦雷等證明氚有放射性。氚會發射β射線而衰變成氦3，半衰期為12.5年。自然界的氚是宇宙射線與上層大氣間作用，通過核反應生成的。利用核反應：Li+n→4He+3H，然後利用熱擴散法，可使氚富集至99%以上。氚主要用於熱核武器、科學研究中的標記化合物，製作發光氚管，還可能成為熱核聚變反應的原料。
氚及其標記化合物在軍事、工業、水文、地質，以及各個科學研究領域裡均起著重要的作用；在生命科學的許多研究工作中，氚標記化合物則是必不可少的研究工具。例如，酶的作用機理和分析、細胞學、分子生物學、受體結合研究、放射免疫分析、藥物代謝動力學，以及癌症的診斷和治療等，都離不開氚標記化合物。
具體內容
原子序數≥84的元素都具有放射性，原子序數≤83的某些元素如Tc、Pm等也具有放射性。
1789年德國化學家M．H．克拉普羅特發現了鈾。1828年瑞典化學家I．J．貝采利烏斯發現了釷。在當時，鈾和釷只被看作是一般的重金屬元素。直到1896年法國物理學家H．貝可勒爾發現鈾的放射性，以及1898年M．居里和P．居里發現釙和鐳以後，人們才認識到這一類元素都具有放射性，並陸續發現了其他放射性元素。
放射性元素分為天然放射性元素和人工放射性元素兩類。放射性元素（確切地說應為放射性核素）最早套用的領域是醫學和鐘錶工業。鐳的輻射具有強大的貫穿本領，發現不久便成為當時治療惡性腫瘤的重要工具；鐳鹽在暗處發光，用於塗制夜光錶盤。現在，放射性元素的套用已深入到人類物質生活的各個領域，例如核電站和核艦艇使用的核燃料，工業、農業和醫學中使用的放射性標記化合物，工業探傷、測井（石油）、食品加工和腫瘤治療所使用的某些放射源等。
發現歷程
X射線發現以後，許多科學家都興致勃勃地去研究這類新的、具有巨大穿透能力的輻射，法國物理學家亨貝利·克勒爾就是其中之一。他的父親亞歷山大·貝克勒爾對“螢光”特別感興趣（螢光是某些物質被日光的紫外線照射以後所發出的可見輻射）。老貝克勒爾曾對一種稱為硫酸雙氧鈾鉀的螢光物質進行了研究，而小貝克勒爾則想知道在硫酸雙氧鈾鉀的螢光輻射中是否含有X射線，結果小貝克勒爾發現了更激動人心的鈾的放射性。
居里夫人提來的放射性
“放射性”這個術語是居里夫人提出來的，用它來描述鈾的輻射能力。居里夫人還進一步發現了第二种放射性物質——釙。在這以後，很快又有別的科學工作者作出了許多重要的發現。他們的發現證明，放射性物質的輻射不但比X射線具有更大的穿透力，而且也更強。此外，科學工作者又發現，放射性物質還會發出別種射線，這又使科學家們在原子的內部結構方面得到了一些新的發現。
放射性元素在發出射線的過程中會轉變為另一種元素，這一現象是居里夫人在無意中發現的。有一次，居里夫人和她的丈夫為了弄清一批瀝青鈾礦樣品中是否含有值得加以提煉的鈾，對其中的含鈾量進行了測定，但他們驚訝地發現，有幾塊樣品的放射性甚至比純鈾的放射性還要大。這就很明顯地意味著，在這些瀝青鈾礦石中一定還含有別的放射性元素。同時，這些未知的放射性元素一定是非常少的，因為用普通的化學分析方法不能把它們檢測出來。居里夫婦帶著十分激動的心情，搞到了幾噸瀝青鈾礦，他們在一個很小的木棚里建了一個作坊，在很原始的條件下以極大的毅力在這些很重的黑色礦石中尋找這些痕量的新元素。1898年7月，他們終於分離出極小量的黑色粉末，這些黑色粉末的放射性比同等數量的鈾強400倍。這些黑色粉末含有一種在化學性質上和碲很相似的新元素，因此，它在周期表中的位置似乎應該處在碲的下面。居里夫婦把這個元素定名為釙，以紀念居里的祖國波蘭。但是釙只是使她們的黑色樣品具有這樣強的放射性的部分原因。因此，她們又把這項工作繼續進行下去，到1898年12月，居里夫婦又提煉出一些放射性此釙還要強的東西，
其中含有另一種在化學特性上和鋇很相似的元素，居里夫婦把它定名為鐳，意思是“射線”。居里夫婦為了收集足夠多的純鐳以便對它進行研究，又進行了四年的工作。居里夫人在1903年就她所進行的研究寫了一個提要，作為她的博士論文。這也許是科學史上最出色的博士論文，它使她兩次獲得了諾貝爾獎金。居里夫人和她的丈夫以及貝克勒爾因在放射性方面的研究而獲得了1903年的諾貝爾物理學獎，1911年，居里夫人因為她在發現釙和鐳方面立下的功績而單獨獲得了諾貝爾化學獎。釙和鐳遠比鈾和釷不穩定，換句話說，前者的放射性遠比後者顯著，每秒鐘有更多的原子發生衰變。它們的壽命非常之短，因此，實際上宇宙中所有的釙和鐳都應當在一百萬年左右的時間內全部消失。那么，為什麼我們還能在這個已經有幾十億歲的地球上發現它們呢，這是因為在鈾和釷衰變為鉛的過程中會繼續不斷地形成鐳和釙。凡是能找到鈾和釷的地方，就一定能找到痕量的釙和鐳。它們是鈾和釷衰變為鉛的過程中的中間產物在鈾和釷衰變為鉛的過程中還形成另外三種不穩定元素，它們有的是通過對瀝青鈾礦的細緻分析而被發現的，有的則是通過對放射性物質的深入研究而被發現的。
1899年，德比埃爾內根據居里夫婦的建議，在瀝青鈾礦石中繼續尋找其他放射性元素，終於發現了被他定名為錒的元素，這個元素後來被列為第89號元素；1900年德國物理學家多恩表示，當鐳發生衰變時，會生成一種氣態元素。放射性氣體在當時是一種新鮮的東西，這個元素後來被命名為氡，並被列為第86號元素；最後，到1917年，兩個研究小組——德國的哈恩和梅特涅小組、英國的索迪和克蘭斯頓小組——又從瀝青鈾礦石中分離出第9l號元素——鏷。到1925年為止，已被確認的元素總共巳達八十八種，其中有八十一種是穩定的，七種是不穩定的。這樣一來，努力找出尚未發現的四種元素（即第43，61，85，87號元素）就成為科學家們的迫切願望了。由於在所有已知元素中，從第84到92號都是放射性元素，因此，可以很有把握地預測第85和87號元素也應該是放射性元素。另一方面，由於第43號和第61號元素的上下左右都是穩定元素，所以似乎沒有任何理由認為它們不是穩定元素。因此，它們應該可以在自然界中找到。由於第43號元素在周期表中正好處在錸的上面，人們預料它和錸具有相似的化學特性，而且可以在同一種礦石中找到。事實上，發現錸的研究小組認為，他們肯定已測出了波長相當於第43號元素的X射線。因此，他們宣稱第43號元素已被發現。但是他們的鑑定並沒有得到別人的肯定。在科學上，任何一項發現至少也應該被另一位研究者所證實，否則就不能算是一項發現。
1926年，伊利諾斯大學的兩個化學家宜稱他們已在含有第60號和第62號元素的礦石中找到了第61號元素。同年，佛羅倫斯大學的兩個義大利化學家也以為他們已經分離出第61號元素。但是這兩組化學家的工作都沒有得到別的化學家的證實。幾年以後，阿拉巴馬工藝學院的一位物理學家報導說，他已用他親自設計的一種新的分析方法找到了痕量的第87號和第85號元素，但是這兩項發現也都沒有得到證實。後來發生的一些事情表明，第43，61，85和87號元素的所謂“發現”，只不過是這幾位化學家在工作中犯了這樣或那樣的錯誤罷了。
在這四種元素當中，首先被確定無疑地證認出來的是第43號元素。曾經因發明回旋加速器而獲得諾貝爾物理學獎的美國物理學家勞倫斯，通過用高速粒子轟擊第42號元素鉬的方法，在他的加速器中產生了第43號元素。被轟擊過的材料變成了放射性的物質，勞倫斯便把這些放射性物質送到義大利化學家賽格雷那裡去進行分析，因為賽格雷對第43號元素的問題很感興趣。賽格雷和他的同事佩列爾把有放射性的那部分物質從鉬中分離出來以後，發現它在化學特性上和錸很相似，但又不是錸。因此他們斷言，它只能是第43號元素，並指出它和周期表中與之相鄰的元素有所不同，是一种放射性元素。由於它不能作為第44號元素的衰變產物而不斷產生出來，所以事實上它在地殼中已不復存在。賽格雷和佩列爾就這樣終於取得了命名第43號元素的權利，他們把它定名為鎝，這是世界上第一個人工合成的元素。
1939年，第87號元素終於在自然界中被發現了。法國化學家佩雷在鈾的衰變產物中把它分離了出來。由於它的存在量極小，所以只有在技術上得到改進以後，人們才能在以前未能找到它的地方把它找田來。佩雷後來把這個新發現的元素命名為鍅。第85號元素和鎝一樣，是在回旋加速器中通過對第83號元素鉍進行轟擊而得到的。1940年，賽格雷、科森和麥肯齊在加利福尼亞大學分離出第85號元素。第二次世界大戰中斷了他們在這個元素方面所進行的工作，戰後他們又重新進行，並在1947年提出把這個元素命名為砹。與此同時，第四個也是最後一個尚未被發現的元素，第61號元素也在鈾的裂變產物中發現了。橡樹嶺國立實驗室的馬林斯基、格倫丁寧和科里爾這三位化學家在1945年分離出第61號元素，他們把它命名為鉕。這樣，元素一覽表，從第1號至92號，終於全部齊全了。但是，從某種意義上說，向元素進軍的最艱巨歷程才剛剛開始，因為科學工作者已經突破了周期表的邊界。原來，鈾並不是周期表中最後一個元素。
天然元素
指最初是從天然產物中發現的放射性元素。它們是釙、氡、鍅、鐳、錒、釷、鏷和鈾。
一、發現
自1896年法國物理學家A.H.貝可勒爾發現鈾的放射性後，科學家們就利用測量放射性的方法，對所有的元素進行了普查。1898年M.居里和P.居里用自製的電離室和靜電計，配合以石英壓電發生器等設備，用定量測量放射性的方法，對已知元素或其化合物進行了普查。在研究了各種鈾礦和釷礦的放射性之後，發現有些礦物的放射性比純鈾或純釷還強。他們用硫化物沉澱法從瀝青鈾礦中分離出一种放射性比鈾強400倍、化學性質與鉍類似的新元素──釙。接著，居里夫婦等又從瀝青鈾礦中分離出放射性極強的另一種新元素──鐳。1899年法國科學家A.-L.德比埃爾內使用氨水和稀土元素形成沉澱的方法，從鈾礦渣中載帶分離出第三個放射性元素──錒。天然放射性元素的發現見表。
二、存在
鈾和釷具有長壽命的同位素，如鈾-238的半衰期為4.468×10^9年，釷232的半衰期為1.405×10^10年，與地球的年齡（4.6×10^9年）相近，所以可在自然界中長期存在。有些天然放射性元素的半衰期相對於地球而言比較短，但是作為與鈾或釷達到平衡的子體，也可在自然界中長期存在，如釙、氡、鍅、鐳、錒和鏷。
三、套用
天然放射性元素的套用範圍從早期的醫學和鐘錶工業擴大到核動力工業和航天工業等多種領域。主要用途有：
①核燃料，除鈾-235外，鈾-238在反應堆中經中子輻照生成的鈽-239、釷-232在反應堆中轉化成的鈾-233，都可用作核燃料。
②中子源，釙210－鈹中子源、鐳-226－鈹中子源和鈽-239－鈹中子源都有重要用途。
③輻照治療癌症，鐳或氡封於管中製成鐳管或氡管可用於治療癌症。
此外，釷可製成特殊焊條、超真空系統的吸氣劑、結構金屬中的添加劑；氧化釷可用作某些有機化學反應的催化劑和高溫陶瓷材料，與鎢混合可製成燈絲。
危害介紹
α、β、γ三種射線
地球上的一切自然物質中都含有不同數量的放射性元素，整個地球、乃至整個宇宙的一切自然物質，實際上都是由103種天然元素（不包括人造元素）組成的。在103種天然元素中，有
一族元素具有放射性特點，被稱為“放射性元素族”，所謂“”放射性元素“，是指這些元素的原子核不穩定，在自然界的自然狀態下不斷地進行核衰變，在衰變過程中放射出αβγ三種射線和有放射性特點的隋性氣體氡氣。其中的α射線（粒子）實際上是氦（He）元素的原子核，由於它質量大、電離能力強和高速的鏇轉運行，所以是造成對人體內照射危害的主要射線；β射線是負電荷的電子流；γ射線是類似於醫療透視用的X射線一樣和波長很短的電磁波，由於它的穿透力很強，所以是造成人體外照射傷害的主要射線；由衰變而產生的氡（Rn）氣是自然界中仍具有放射性特點的惰性氣體，由於它還要繼續衰變，因此被吸入肺部後，容易造成對人體內照射（特別是對肺）的傷害。
β射線速度接近光速，α射線（粒子）速度大約是光速的十分之一，電離強度是α、β、γ中最強的，但穿透性最弱，只釋放出α粒子的放射性同位素在人體外部不構成危險。然而，釋放α粒子的物質（鐳、鈾等等）一旦被吸入或注入，那將是十分危險。它就能直接破壞內臟的細胞。γ是光子，沒有靜止質量，比X射線的穿透力強，要是被照射，時間長了，對人的健康危害很大。
另電離程度α>；β>；γ，貫穿程度α<；β<；γ。
放射性元素——自然界平衡系統的一部分
在天然“放射性元素”中，人們常聽說的放射能量最大的是鈾（U）、釷（Th）和鐳（Ra），其次有鉀-40（40K），銣（Rb）和銫（Cs）。這6種天然放射性元素是構成地球和宇宙自然界一切物質的組成部分（當然很微量），無論是在各類岩石和土壤中，還是在一切江河湖海的水中和大氣中，都有不同數量的放射元素存在。其中鈾在地殼中占“克拉克值”平均含量的千分之一。這就是說，我們人類和一切生命所賴以地球的成份中本來就始終存在著天然的放射性物質。但是它不但沒有阻擋住萬物的生存發展和人類的繁衍生息，反而使放射性元素越來越被廣泛利用在許多方面（原子核電站、空間技術、醫療技術、同位素技術等）為人類服務。自然界天然存在的低濃度的放射性輻射不但不會危害人類健康，而且已經是自然界平衡系統的組成部分，人類和一切生命已經完全適應了這個平衡系統的生存環境，如果破壞了這個平衡系統，可能反而對人類帶來不利的影響。了解這些概念，就知道自然界本來就存在的放射性輻射並不可怕，只要我們能夠正確地認識它的基礎上科學的套用它，就絕不會造成對人民身心健康的傷害。
⒈無論是各類岩石（天然石材）中，還是土壤和海水中，普遍都存在不同數量的（但都是微量或很微量的）放射性元素。
⒉由水成（沉積）生成的大理石類和板石類中的放射性元素含量，一般都低於地殼平均值的含量（其中只有少量的黑色板石可能高於地殼平均值）；
⒊在火成岩的花崗岩類（裝飾石材中的“花崗石”一詞是商業術語，它包括了地質學中的全部火成岩，包括花崗岩類、閃長岩類，玄武岩類、輝長岩類等和有裝飾性能特點的變質岩，如，片麻狀花崗岩、花崗片麻岩等），暗色系列的（包括黑列）花崗岩和“淺色系列”中的灰色系列花崗岩，其放射性元素含量也都低於地殼平均值有含量；
⒋只有“淺色系列”中的真正的花崗岩類和由火成岩變質形成的片麻狀花崗岩及花崗片麻岩等（包括白色系列、紅色系列、淺色的綠色系列和花斑色系列），其放射性元素含量稍高於地殼平均值的含量。在全部天然裝飾石材中，大理石類、絕大多數的板石類、暗色系列（包括黑色、藍色、暗色中的綠色）和灰色系列的花崗岩類，其放射性強度小，即使不進行任何檢測也能確認是“A類”產品，可以放心大膽的用在家庭室內裝修和任何場合中。
對於淺色系列中的白色與紅色及綠色和花斑色系列的花崗岩，也不可以籠統地認為放射性輻射強度都大，而是只有在以下幾種情況中，其放射性輻射強度才可能偏大：
⑴白色花崗岩類主要是花崗岩類中的白崗岩
白崗岩是地下岩漿冷凝的後期階段生成的，它的主要成分是二氧化矽（Sio2，石英），在岩石里高達73—77%。這個岩石生成的階段（即岩漿冷凝後期階段）恰好也是地下岩漿里的鈾及釷、銣、鉀等放射性元素相對聚集的階段。因為一切元素（包括放射性元素）在地球里的分布都是極不均勻的，假如恰好遇到某一地區的放射性元素分布相對稍多（地質上稱之為“本底偏高”）時，那么這個地區出產的白崗岩的放射性輻射強度就可能偏大。
⑵紅色花崗岩類
含鉀的礦物鉀長石是紅色花崗岩主要成分，而鉀元素里的同位素鉀-40（40K）本身就是放射性元素。因此含鉀礦物質（呈淺粉色與粉紅色等）越多，其輻射強度可能越偏高（大）。此外，在紅色花崗岩類里，包括片麻狀花崗岩和花崗片麻岩。這一種在距今二三十億年前生成的古老岩石中，不僅僅含鉀長石多，而且有時還含一種顏色美麗的（紫紅色與醬紅色、紫色等）特殊礦物質：鋯石（ZrSiO4）。鋯石礦物里常混有鈾、釷等放射性元素，從而使花崗岩的紅色更加鮮艷華貴同時，隨之也提高輻射強度，這就是著名“印度紅”和“南非紅”輻射強度偏大（高）的原因所在。
⑶淺色系列的綠色花崗岩
有時含一種顏色鮮艷美麗與綠色和翠綠色、蘭綠色的特殊礦物質——天河石。天河石本身就是由弱放射性元素鉀和銣、銫組成的“（K,Rb,Cs）（AlSi3O8）”，所以含有這種礦物質的名貴的綠色花崗岩，其輻射強度可能是偏大的。
⑷花斑系列的花崗岩
因為常有含鉀的礦物質和石英等其它礦物質組成的“大斑晶”，構成漂亮斑狀花崗岩，因此其輻射強度也有可能偏大。由上述可知，在全部淺色系列的花崗岩里，只有“本底偏高”地區白崗岩、含鉀長石礦物質多（特別為含鉀-40同位素多）的花崗岩與含鋯石礦物質（古老）變質岩和含天河石礦物質的花崗岩，才有可能形成放射性輻射強度偏大與可能有一定的現象。而這一部分花崗岩在全淺色系列的花崗岩里所占的數量是比較少的（約占20%—25%），因此對大部分淺色花崗岩仍可放心大膽的使用。那么為什麼少量的黑色板石的放射性輻射強度也有可能偏大（偏高）呢，這是因為，板石類石材都是由江和河、湖泊、海洋中沉積的泥質岩石變化（地質上稱之為“變質”）而成的，其中黑色板石中含有較多的碳質成份。泥質與碳質在水下沉澱時都有較強的吸附力和粘接力，能夠將水中的放射性物質和各種雜質都吸附到泥質和碳質中沉積下來，從而造成有些黑色板石的輻射強度可能偏大。
輻射強度
對於淺色系列中的白色、紅色、綠色和花斑色系列的花崗岩，也不能籠統地認為放射性輻射強度都大，而是只有在以下幾種情況下，其放射性輻射強度才有可能偏大：
1、白色花崗岩類主要是花崗岩類中的白崗岩。
白崗岩是地下岩漿冷凝的後期階段生成的，它的主要萬分是二氧化矽（SiO2，即石英），在岩石中高達73—77%。這種岩石生成的階段（即岩漿冷凝的後期階段）恰好也是地下岩漿中的鈾、釷、銣、鉀等放射性元素相對聚集的階段。由於一切元素（包括放射性元素）在地球中的分布都是極不均勻的，如果恰好遇到某一地區的放射性元素分布相對稍多（地質上稱為“本底偏高”）時，那么這個地區出產的白崗岩的放射性輻射強度就有可能偏大。
2、紅色花崗岩類
含鉀的礦物鉀長石是紅色花崗岩的主要成分，而鉀元素中的同位素鉀-40（40K）本身就是放射性元素。所以含鉀礦物質（呈淺粉色、粉紅色等）越多，其輻射強度有可能越偏高（大）。此外，在紅色花崗岩類中，包括了片麻狀花崗岩和花崗片麻岩。這種在距今二三十億年前生成的古老岩石中，不僅含鉀長石多，而且有時還含一種顏色美麗的（紫紅色、醬紅色、紫色等）特殊礦物質——鋯石（ZrSiO4）。鋯石礦物質中常混有鈾、釷等放射性元素，從而使花崗岩的紅色更加鮮艷華貴的同時，隨之也提高了輻射強度，這就是著名的“印度紅”和“南非紅”輻射強度偏大（高）的原因所在。
3、淺色系列的綠色花崗岩
有時含一種顏色鮮艷美麗和綠色、翠綠色、蘭綠色的特殊礦物質——天河石。天河石本身就是由弱放射性元素鉀、銣、銫組成的〖（K,Rb,Cs）（AlSi3O8）〗，因此含有這種礦物質的名貴的綠色花崗岩，其輻射強度可能偏大。
4、花斑系列的花崗岩
由於常有含鉀的礦物質和石英等其它礦物質組成的“大斑晶”，構成漂亮的斑狀花崗岩，所以其輻射強度也有可能偏大。由上述可知，在全部淺色系列的花崗岩中，只有“本底偏高”地區的白崗岩、含鉀長石礦物質多（特別是含鉀-40同位素多）的花崗岩、含鋯石礦物質（古老）變質岩和含天河石礦物質的花崗岩，才有可能形成放射性輻射強度偏大和可能有一定的現象。而這一部分花崗岩在全淺色系列的花崗岩中所占的數量是比較少的（約占20%—25%），所以對大部分淺色花崗岩仍可放心大膽的使用。那么為什麼少量黑色板石的放射性輻射強度也有可能偏大（偏高）呢？這是因為，板石類石材都是由江、河、湖泊、海洋中沉積的泥質岩石變化（地質上稱為“變質”）而成的，其中的黑色板石中含有較多的碳質成份。泥質和碳質在水下沉澱時都有較強的吸附力和粘接力，能夠把水中的放射性物質和各種雜質都吸附到泥質和碳質中沉積下來，從而造成了有些黑色板石的輻射強度可能偏大。
衰變過程
不論是東方還是西方，都有一大批人在追求“點石成金”之術，他們妄想把一些普通的礦石變成黃金。當然，這些鍊金術之士的希望都破滅了，因為他們不知道一種物質變成另一種物質的根本在於原子核的變化。不過，類似於“點石成金”的事情一直就在自然界中進行著，這就是伴隨著天然放射現象發生的“衰變”。
原子核的衰變
原子核放出α粒子或β粒子，由於核電荷數變了，它在周期表中的位置就變了，變成另一種原子核。我們把這種變化稱之為原子核的衰變。鈾-238放出一個α粒子後，核的質量數減少4，電荷數減少2，稱為新核。這個新核就是鍍-234核。這種衰變叫做α衰變。這個過程可以用下面的衰變方程表示：23892U23490Th+42He在這個衰變過程中，衰變前的質量數等於衰變後的質量數之和；衰變前的電荷數等於衰變後的電荷數之和。大量觀察表明，原子核衰變時電荷數和質量數守恆。在α粒子中，新核的質量數於原來的新核的質量數有什麼關係？相對於原來的核在周期表中的位置，23892U在α衰變時產生的23490Th也具有放射性，它能放出一個β粒子而變為23491Pa（鏷）。由於電子的質量比核子的質量小得多，因此，我們可以認為電子的質量為零、電荷數為－1、可以把電子表示為0-1e。這樣，原子核放出一個電子後，因為其衰變前後電荷數和質量數都守恆，新核的質量數不會改變但其電荷數應增加1。其衰變方程為：23490Th23491Pa+0-1e放出β粒子的衰變叫做β衰變。β衰變的實質在於核內的中子數（10n）轉化為了一個質子和一個電子。其轉化方程為10n11H+0-1e，這種轉化產生的電子發射到核外，就是β粒子；與此同時，新核少了一個中子，卻增加了一個質子。所以，新核質量數不變，而電荷數增加1。2箇中子和2個質子能十分緊密地結合在一起，因此在一定的條件下他們會作為一個整體從較大的原子核中被拋射出來，於是，放射性元素就發生了α衰變。
原子核的能量也跟原子的能量一樣，其變化是不連續的，也只能取一系列不連續的數值，因此也存在著能級，同樣是能級越低越穩定。放射性的原子核在發生α衰變、β衰變時，往往蘊藏在核內的能量會釋放出來，使產生的新核處於高能級，這時它要向低能級躍遷，能量以γ光子的形式輻射出來。因此，γ射線經常是伴隨α射線和β射線產生的。當放射性物質連續發生衰變時，原子核中有的發生α衰變，有的發生β衰變，同時就會伴隨著γ輻射。這時，放射性物質發出的射線中就會同時具有α、β和γ三種射線。
半衰期
放射性同位素衰變的快慢有一定的規律。例如，氡-222經過α衰變為釙-218，如果隔一段時間測量一次氡的數量級就會發現，每過3.8天就有一半的氡發生衰變。也就是說，經過第一個3.8天，剩下一半的氡，經過第二個3.8天，剩有1/4的氡；再經過3.8天，剩有1/8的氡（圖19.2-3）......因此，我們可以用半衰期來表示放射性元素衰變的快慢。放射性元素的原子核有半數發生衰變所需的時間，叫做這種元素的半衰期。不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差別非常大。例如，氡-222衰變為釙-218的時間為3.8天，鐳-226衰變為氡-222的時間為1620年，鈾-238衰變為鍍-234的半衰期竟長達4.5×109年。衰變是微觀世界裡原子核的行為，而微觀世界規律的特徵之一在於“單個的微觀世界是不可預測的”，即對於一個特定的氡原子，我們只知道它發生衰變的機率，而不知道它將何時發生衰變。一個特定的氡核可能在下1s就衰變，也可能在10min內發生衰變，也可能在200萬年之後再衰變。然而，量子理論可以對大量原子核的行為做出統計預測。例如，對於大量氡核，可以準確地預言在1s後，10min後，或200萬年後，各會剩下百分之幾沒有衰變。放射性元素的半衰期，描述的就是這樣的統計規律。放射性元素衰變的快慢是由核內部自身的因素決定的，跟原子所處的化學狀態核外部條件都沒有關係。一种放射性元素，不管它是以單質的形式存在，還是與其他元素形成化合物，或者對它施加壓力、提高溫度，都不能改變它的半衰期。這是因為壓力、溫度與其他元素的化合等，都不會影響原子核的結構。
