衰變鏈

核科學裏 ， 衰變鏈指的是放射性衰變過程中成鏈產生的一系列衰變產物 。 大部分放射性元素並不直接衰變成穩定的狀態 ， 而是經過一連串的衰變反應 ， 最終達至穩定的同位素爲止 。 衰變階段的名稱取決於它與前後階段的關係 。 “ 母同位素 ” 衰變後產生 “ 子同位素 ” 。 子同位素有可能是穩定的 ， 但也可以繼續衰變形成下一個子同位素 。 子同位素的子同位素稱爲第二代子同位素 。 單獨一個母原子衰變成一個子原子的時間不定 ， 不但在不同的母子原子對中有所不同 ， 而且在同一種母子衰變反應中也有差異 。 單個原子的衰變是瞬時發生的 ， 但是最初一堆原子在經過時間t後的衰變則由指數分佈e − λt表示 ， 當中的λ稱爲衰變常數 。 正因爲衰變的指數特徵 ， 因此每一種同位素都有其半衰期 。 起初一定數量的相同放射性同位素在經過半衰期後 ， 其中的一半會衰變成子同位素 。 實驗已經測定了數千种放射性同位素 （ 或放射性核素 ） 的半衰期 ， 從幾乎馬上衰變到1019年以上不等 。 中間的衰變階段往往比最初放射性同位素的衰變具有更強的放射性 。 當達至平衡之後 ， 第二代子同位素的量與其半衰期成正比 。 不過由於其活躍性與半衰期成反比 ， 任何在衰變鏈中的核素最終都會達到母同位素的放射水平 。 例如 ， 自然鈾的放射性並不特別高 ， 但是瀝青鈾礦的放射性卻是它的13倍 ， 因爲礦中還包含鐳和其他子同位素 。 除了鐳明顯較高的放射性之外 ， 衰變鏈中的下一步會產生氡 。 氡是一種放射性的重惰性氣體 ， 會囤積在含有釷或鈾的岩石附近的空隙裏 ， 如地下室和礦井裏 。 長期接觸氡氣是導致非吸菸者患上肺癌的最主要原因 。