放射系

重放射性核素的递次衰变系列

放射系指重放射性核素的递次衰变系列。共有4个放射系，它们彼此独立。

简介

概况

放射系

radioactives eries

这些重放射性核素的电荷数Z都大于81。自然界存在3个天然放射系，其母核半衰期都很长，和地球年龄（约45.5亿年）相近或大于地球年龄，因而经过漫长的地质年代后还能保存下来。每一放射系中的核素主要通过α衰变，少数通过β-衰变形成亲代联系，且伴随有γ跃迁；有少数核素有分支放射衰变，但绝无β+衰变或轨道电子俘获；通过10余次衰变最后到达稳定的铅同位素。由于α衰变质量数改变4个单位，β-衰变质量数不变，每一放射系核素的质量数可以用4除，余数恒定，因此系内各核素可用4乘适当整数加该系的特定恒定数来表示。钍系又称4n系，从232Th开始，终止于208Pb；铀系又称4n+2系，从238U开始，终止于206Pb；锕系又称4n+3系，从235U开始，终止于207Pb。另一个镎系又称 4n+1 系，是用核反应方法合成的人工放射系，母体是241Pu，最后衰变到稳定的206Pb，其中237Np的半衰期最长，为2.14×10^6年，因而以它的称谓命名。一些人工制造出的超铀元素，可衰变为各放射系的母体核素，因而可衔接在各放射系上面。

重放射性核素的递次衰变系列。它包括三个天然放射系和一个人工放射系。

自然界存在三个天然放射系，其母核半衰期都很长，和地球年龄（约45.4亿年）相近或大于地球年龄,因而经过漫长的地质年代后还能保存下来。它们的成员大多具有α放射性,少数具有β-放射性,一般都伴随有γ辐射，但没有一个具有 β+放射性或轨道电子俘获的。每个放射系从母核开始，经过至少10次连续衰变，最后达到稳定的铅同位素。

钍系

从232Th开始，经过10次连续衰变，最后到稳定核素208Pb。该系成员的质量数A都是4的整倍数,A=4n，所以钍系也叫4n系。母核232TH的半衰期为 1.41×10^10年。子核半衰期最长的是228Ra，其值为5.76年。所以，钍系建立起长期平衡，需要几十年时间。

铀系

从238U开始,经过14次连续衰变，最后到稳定核素206Pb。该系成员的质量数A 都是4的整倍数加2,A=4n+2,所以铀系也叫4n+2系。母核238U的半衰期为4.468×10^9年。子核半衰期最长的是234U，其值为2.45×10^5年。所以，铀系建立起长期平衡，需要几百万年的时间。

锕-铀系

从235U开始，经过11次连续衰变,最后到稳定核素207Pb。由于235U俗称锕-铀,因而该系称为锕-铀系。该系成员的质量数A都是4的整倍数加3，A=4n+3,所以锕系也叫 4n+3系。母核235U的半衰期为7.038×10^8年。子核半衰期最长的是 231Pa，其值为3.28×10^4年，所以，锕系建立起长期平衡，需要几十万年的时间。

除了上述三个天然放射系之外，还有用核反应方法合成的一个人工放射系──镎系。

镎系

该系母体通常是241Pu。把 238U放在反应堆中照射。连续俘获3个中子,变成241U，再经过两次β-衰变，便得到241Pu。241Pu的半衰期是14.4年，从241Pu开始，经过14次衰变到205Tl。其中最后一次衰变由209Bi经α衰变变为205Tl，半衰期长达1.9×1019年，达到宇宙年龄的10亿倍。

在这个放射系中237Np的半衰期较长,为2.14×10^6年，所以这个系称为镎系。该系成员的质量数A都是4的整倍数加1，A=4n+1，因此也叫4n+1系。

除了这四个放射系以外，核裂变碎片也往往形成递次衰变的放射系。例如，由于可利用的裂变碎片都是人工产生的，所以裂变碎片放射系（也叫裂变碎片链）都属于人工放射系。

参考书目

卢希庭主编：《原子核物理》，原子能出版社，北京，1981。　P. Marmier, E. Sheldon, Physics of Nuclei and particles, Academic Press, New York and London, 1969. 　E. Segrè, Nuclei and particles,2nd ed., W.A.Benjamin, Reading, Mass., 1977.

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