锕衰变链

科技工作者之家 2020-11-17

锕衰变链是指锕-227的4n+3链。由少量存在于自然中的钚-239开始,该衰变链的衰变产物有铀、钍、镤、锕、钫、镭、氡、钋、砹、铋、铅、铊。它们都短暂或长期地存在于任何含有铀元素的合金、化合物或矿藏中。该系列于稳定同位素铅-207处终止。

简介锕衰变链是指锕-227的4n+3链。由少量存在于自然中的钚-239开始,该衰变链的衰变产物有铀、钍、镤、锕、钫、镭、氡、钋、砹、铋、铅、铊。它们都短暂或长期地存在于任何含有铀元素的合金、化合物或矿藏中。该系列于稳定同位素铅-207处终止。在整个过程中释放出的能量(指从U-235到Pb-207,包括中微子能量),为46.4MeV。1

衰变链核科学里,衰变链指的是放射性衰变过程中成链产生的一系列衰变产物。大部分放射性元素并不直接衰变成稳定的状态,而是经过一连串的衰变反应,最终达至稳定的同位素为止。

衰变阶段的名称取决于它与前后阶段的关系。“母同位素”衰变后产生“子同位素”。子同位素有可能是稳定的,但也可以继续衰变形成下一个子同位素。子同位素的子同位素称为第二代子同位素。

单独一个母原子衰变成一个子原子的时间不定,不但在不同的母子原子对中有所不同,而且在同一种母子衰变反应中也有差异。单个原子的衰变是瞬时发生的,但是最初一堆原子在经过时间t后的衰变则由指数分布e表示,当中的λ称为衰变常数。正因为衰变的指数特征,因此每一种同位素都有其半衰期。起初一定数量的相同放射性同位素在经过半衰期后,其中的一半会衰变成子同位素。实验已经测定了数千种放射性同位素(或放射性核素)的半衰期,从几乎马上衰变到10年以上不等。

中间的衰变阶段往往比最初放射性同位素的衰变具有更强的放射性。当达至平衡之后,第二代子同位素的量与其半衰期成正比。不过由于其活跃性与半衰期成反比,任何在衰变链中的核素最终都会达到母同位素的放射水平。例如,自然铀的放射性并不特别高,但是沥青铀矿的放射性却是它的13倍,因为矿中还包含镭和其他子同位素。除了镭明显较高的放射性之外,衰变链中的下一步会产生氡。氡是一种放射性的重惰性气体,会囤积在含有钍或铀的岩石附近的空隙里,如地下室和矿井里。长期接触氡气是导致非吸烟者患上肺癌的最主要原因。2

衰变产物在原子核物理学中,衰变产物(也称至子同位素)是一个元素经过辐射衰变后剩下来的核素。辐射衰变通常涉及很多过程(衰变链)。1

本词条内容贡献者为:

李航 - 副教授 - 西南大学

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