放射性元素

**放射性元素**（英語：**radioactive element**）是指原子核不穩定、具有放射性的化學元素。放射性元素的原子核會放射出游離輻射（電子、α 粒子等次原子粒子和 X 射線、γ 射線等高能光子），衰變成其他核種。

每一種元素都有著多種同位素，其中大多具有放射性，會衰變成其他同位素，稱為放射性同位素；反之，原子核足夠穩定，不會發生放射性衰變的同位素，則稱為穩定同位素。而**放射性元素**是指沒有穩定同位素的元素，其所有同位素都具有放射性。元素週期表中，43 號鎝和 61 號鉕以及所有原子序數為 83（鉍）以上的元素都屬於放射性元素，而其餘原子序小於 83 的元素都具有至少 1 種穩定的同位素。

每種放射性核種的核穩定性各不相同，發生衰變的半衰期也有長有短。通常質子或中子數為偶數的核種具有較高的穩定性，因此原子序（即質子數）為偶數的放射性元素，其最長壽同位素的半衰期大多比相鄰的奇數者來得長。例如 90 號元素釷和 92 號元素鈾的最長壽同位素都具有數十億年的長半衰期；而與之相鄰的 89 號錒和 91 號鏷，其最長壽同位素的半衰期則分別只有 21.8 年和 32500 年。原子序小於 83 的元素中唯二沒有穩定同位素的鎝和鉕，其原子序也都是奇數。

## 放射性元素列表

 
以下表格列出所有已發現的放射性元素，表格中還有以下的項目：

* **原子序**、**名稱**及**元素符號**都是用來區分各化學元素的基本訊息。
* **週期**、**族**及**分區**表示該元素在週期表中的位置。
* **類別**將元素依性質和在週期表中的位置做一簡單的分類。
* **標準原子量**中根據該元素在自然界中各同位素的豐度比例，列出其平均原子量。自然界中豐度極低或不存在的元素則以其最長壽同位素之質量數表示。
* **最長壽同位素**中列出該元素最長壽的同位素之質量數。
* **半衰期**中列出該元素最長壽的同位素之半衰期。
* **存在情形**依元素的來源分為三種：自然界中大量存在的原始元素、放射性原始元素的衰變產物（自然界中僅痕量存在）、自然界中不存在的人工合成元素。
* **豐度**中列出該元素在地殼中的豐度（單位為 mg/kg），地殼中不存在的元素則以**-**表示。

## 存在

所有原子序數小於 95（鋂）的放射性元素在自然界中都可找到其存在，稱為天然放射性元素。自然界中最普遍、豐度最高的放射性元素為三種半衰期極長的原始放射性元素：鉍、釷和鈾。其餘天然放射性元素都是釷或鈾的衰變產物，或者是鈾的分裂產物，在自然界中僅痕量存在。釷和鈾的衰變過程構成了現今自然界中最主要的三條衰變鏈，分別是以釷 - 232 為母體的釷衰變鏈、以鈾 - 238 為母體的鈾衰變鏈和以鈾 - 235 為母體的錒衰變鏈，這三條衰變鏈的最終產物分別是穩定的鉛 - 208、鉛 - 206 和鉛 - 207。而鉍 - 209 是第四條衰變鏈錼衰變鏈的倒數第二個子核種，會衰變成穩定的鉈 - 205。

原子序為 95 以上的放射性元素都不存在於自然界中，所有同位素都是人造的，稱為人工合成元素或人造元素。人工合成元素可以通過核反應爐或粒子加速器等設備來合成。

另外，有些元素除了穩定同位素外還具有天然存在的放射性同位素，例如鈹 - 10、碳 - 14、鋁 - 26、氪 - 81 等宇生放射性核種和鉀 - 40、銣 - 87、釤 - 147 等原始放射性核種，但豐度通常比同一元素的穩定同位素來得低。只有極少數天然放射性同位素的豐度高於同一元素的穩定同位素，例如銦 - 115（豐度 95.71%）、錸 - 187（豐度 62.6%）等。

## 應用

放射性元素的放射性雖然限制了它們在日常生活中的可用性，卻也為它們在醫療、工業、軍事和能源等領域帶來了許多應用：

* 鈾 - 235 和鈽 - 239 具有很高的熱中子分裂截面，屬於可分裂物質，能夠引發核連鎖反應，因此被廣泛用作核反應爐中的核燃料，也用於製造核武器。
* 醫療領域中會使用到放射性元素作為診斷用的放射性示蹤劑或放射治療用的放射源，例如鎝 - 99m 被廣泛用於斷層掃描、砈 - 211 和錒 - 225 等被用作治療癌症的放射源、鐳 - 223 用於抗癌藥物等。
* 使用鋂 - 241 混合鈹、釙 - 210 混合鈹、鐳 - 226 混合鈹、錒 - 227 混合鈹、鉲 - 252 等作為中子源，在工業領域有許多應用，例如中子水分測定儀、石油、天然氣和金銀礦等之探勘、核反應爐和核武器的啟動源、中子射線照相術和中子活化分析等。
* 一些強 α 粒子放射源被用作放射性同位素熱電機的熱源，例如鈽 - 238、釙 - 210、鋦 - 244、錒 - 227 等，作為人造衛星、太空探測器及無人燈塔等設施的電源。
* 鎝 - 99、鉕 - 147 和鋂 - 242m 等可用於製造射線電池。
* 鋦 - 244 是太空探測器的 α 粒子 X 射線光譜儀中最常見的 α 粒子射源。
* 一些煙霧探測器中使用極微量的鋂 - 241 氧化物作為游離輻射源，可用來預防火災。
* 一些放射性元素被少量地添加到手錶、時鐘和儀錶盤等的發光塗料中，塗料中的螢光粉能吸收放射性物質放出的游離輻射而發光。最初，鐳 - 226 被大量用於此目的，但後來被放射性更低的鉕 - 147 等所取代。
* 釙 - 210 等 α 粒子射源在工業上被用於消除照相板、紡織工廠的紙卷、塑膠片和基材（如汽車）上的靜電。
* 利用鉕 - 147、釙 - 210 等放射源通過樣品的放射線劑量，可用來測量材料的厚度。

### 釷

釷是少數因為對其放射性的隱憂而在諸多應用中逐漸被淘汰的元素。釷曾廣泛使用於煤氣燈網罩、GTAW 焊的鎢釷電極、白熾燈絲等，也被用作高品質透鏡玻璃、耐高溫陶瓷等之添加劑和工業化學反應的催化劑等，但這些應用都因為考量到釷及其衰變產物的放射性對環境和人體健康造成的風險而逐漸被其他材料取代。不過作為儲量最豐富的放射性元素，人們正在開發以釷取代鈾作為核反應爐燃料的可能性，目前已有數個釷反應爐被建造。（參見釷燃料發電）

### 鈾

除了核武器和核燃料之外，鈾還有一些與放射性無關的應用，例如鈾鹽可用作玻璃著色劑（鈾玻璃）、相片調色劑、皮革、木材和絲綢的染色劑等，但這些應用也都和釷一樣隨著人們愈發重視放射性對人體和環境的危害後逐漸減少使用。不過乙酸鈾醯目前仍是廣泛用於電子顯微鏡切片標本的標準負染色劑之一。

另外，以鈾 - 238 為主的貧鈾放射性較弱，可作為飛行器的配重塊、放射線療法和工業用放射造影器材的遮蔽物、承裝放射性物質所使用的貨箱等，軍事上則常用作穿甲彈和戰車裝甲的材料，但依然有可能對人體造成長期的健康隱患。

### 鐳

鐳是另一個隨著放射性的危害廣為人知而快速淡出人類社會的元素。在放射性剛被發現的幾十年間，鐳 - 226 被大量用於手錶、飛機開關、時鐘和儀錶盤等的發光塗料，也在醫療上被用作產生氡氣的藥物，而氡氣用於治療癌症。甚至還有不肖廠商誇大放射性的「治療能力」，將鐳 - 226 作為牙膏、護髮霜甚至食品和藥物等產品中的添加劑。鐳在產業中的大量使用造成許多民眾因為放射線中毒而留下終身殘疾甚至死亡，知名的例子包括鐳女郎和運動員埃本・拜爾斯。目前鐳 - 226 在放射治療和發光塗料中的應用已被其他更安全、更容易獲得的放射性核種所取代。

### 鉍

由於鉍的放射性過於微弱，直到 2003 年才被科學家檢測出其具有放射性，半衰期超過宇宙年齡的十億倍。因為鉍 - 209 的半衰期極長，其微乎其微的放射性不會對生物造成任何影響（甚至比人體本身的放射性低得多），所以在幾乎所有應用方面中，鉍都被視為穩定的非放射性元素，無須對其進行任何防護措施，而對其放射性的研究純粹是基於學術興趣。鉍一般以化合態用作藥品、顏料和化妝品，少部分用作合金材料和鉛的替代品等。

原子序數≥99（鑀以後）的放射性元素由於半衰期很短，非常不穩定，且無法大量生產，因此目前在科學研究之外沒有任何實際用途。

## 危害

如果因為一些事故、不良的處理或者其他方法，造成放射性物質被釋放到環境中，它們能潛在並引起有害的效應，即放射性污染。如果過分地使用在醫療或生活應用上，使得人體過度暴露於放射線中，也能導致危險，為放射性中毒。放射性元素也能導致電器故障。

## 參考文獻

## 參見

* 放射性
* 放射性同位素
* 放射性衰變
* 衰變鏈
* 錒系元素
* 超鈾元素
* 人造元素