10.1 有关放射性的基本知识--环境中的放射性

　　10.1.1 放射性和电离辐射

　　10.1.1.1 核蜕变和放射性

　　不稳定的原子核有自发改变其核结构的倾向。在这种情况下，从原子核内部放出电磁波或带一定动能的粒子，降低了核体系能级水平，从而转化为结构稳定的核，这种现象称为核蜕变。例如核素₂₂₆Ra、₆₀Co的蜕变可用图10－1表示。

　　图中数字分别标明了分枝蜕变的强度百分数和以百万电子伏特（MeV）为单位的发射粒子能量。

　　如图所示，在核蜕变过程中，不稳定原子核能自发放出α、β、γ射线，这种现象称为放射性。就本质而言，α、β、γ射线分别是氦核、负电子和短波长的电磁波。

　　天然存在的放射性核素能自发放出射线的特性称为“天然放射性”；人为地通过核反应制造出来的核素的放射性称为“人工放射性”。

　　除了放射性类型（基本上有α、β、γ三种蜕变类型），放射性核素的最基本性质还有其放射性活度和半蜕期。

　　放射性活度即核素的蜕变率，也就是单位时间内核蜕变数，可表示为：

　　式中N——某一时刻的核素数；

　　t——时间。

　　活度的SI单位为每秒，用符号秒^-1（s^-1）表示。单位的专门名称为贝可，用符号Bq表示，1贝可=1秒^-1（1Bq=1s^-1）。

　　放射性活度A的大小与N成正比，可写成

　　式中λ——蜕变常数，表示放射性核素在单位时间内的蜕变几率。

　　解微分式（10－1’）可得

　　当放射性核素由于蜕变使其原有质量（或原有核数）减少一半所需的时间称为半蜕期，用T^1/2表示。由式（10－2’）可得

T^1/2·λ=0.693 （10-3）

　　10.1.1.2 核素的自发蜕变和生长

　　如果放射性核素2是核素1的蜕变产物，则2的蜕变率应该用变换的（10－1′）来表示，即

　　式中，λ₁N₁表示单位时间内由1生成2的速率，λ₂N₂表示2本身的蜕变率。将N₁=（N₁₀）e^-λ1t代入上式，并加入（N₂₀）=0的边界条件，则（10-4）式可经积分转成下式：

　　上式表示子体2的即时原子数（N_2t）与λ₂和λ₁的数值相关。以下按两蜕变常数的相对大小，分三种情况予以讨论。在讨论中假定（N₂₀）=0，即在t=0时只有单纯的母体1。

　　A长期平衡