「放射性同位体」の版間の差分

同じ元素で[[中性子]]の数が違う核種の関係を[[同位体]]と呼ぶ。同位体は安定なものと不安定なものがあり、不安定なものは時間とともに放射性崩壊して[[放射線]]を発する。崩壊する確率は放射性同位体によって異なる[[崩壊定数]]に比例し、崩壊定数が大きいほど高い確率で崩壊する。これが'''放射性同位体'''である。放射性同位体の例としては、[[三重水素]]、[[炭素14]]、[[カリウム]]40、[[ヨウ素]]131、[[プルトニウム]]239などがあげられる。

放射性同位体の崩壊は核種の変位法則に従い<ref name="rikagaku" />、は[[アルファ崩壊]]により[[原子番号]]と[[質量数]]の異なる核種へ<ref>原子番号2、質量4それぞれ減少し、[[ヘリウム|ヘリウム4]]（⁴He）原子核を放出する</ref>、または[[ベータ崩壊]]により同質量数で原子番号の異なる核種<ref>中性子1つが陽子1つに変化し、電子を放出して原子番号1増加する壊変をβ^-崩壊、陽子1つが中性子一つに変化し、[[陽電子]]を放出して原子番号が1つ減少する壊変をβ⁺崩壊という。なお、β⁺壊変をする核種はすべて人工放射性同位体である。軌道電子を捕獲して、陽子が中性子へと変化する崩壊もある。</ref>へと放射性崩壊を起こす。[[ガンマ崩壊]]ではでは質量数も原子番号も不変である。一部の超ウラン元素等は自重に耐えられずに自発的に核分裂を起こして崩壊し、中性子を出すこともある。

元素の中には放射性同位体しか持たないものもある。このような元素を'''放射性元素'''と呼ぶ。放射性元素に該当する元素は、[[テクネチウム]]、[[プロメチウム]]、および[[ビスマス]]（原子番号83）以上の原子番号を持つ全ての元素である<ref>ビスマス209の半減期はきわめて長く、[[2003年]]まで安定核種と考えられていた。</ref>。自然界に存在する元素を分離することで発見された放射性元素は天然放射性元素または天然放射性核種<ref name="rikagaku">長倉三郎ほか編　『理化学辞典第5版』、岩波書店、1998年、項目「放射性核種」参照。ISBN4-00-080090-6 </ref>と呼ばれる。一方、[[粒子加速器]]や原子炉を利用して[[核種変換]]することで発見された放射性元素は[[人工放射性元素]]または人工放射性核種<ref name="rikagaku" />と呼ばれ、多くの元素の人工放射性核種が実験的に作られている<ref name="rikagaku" />。人工放射性核種の持つ放射能は人工放射能と呼ばれることもある<ref name="rikagaku" />。

天然放射性元素には、[[ウラン]]238や[[トリウム]]232などの、半減期が地球の年齢と同等かそれ以上の核種が存在する。天然に存在する元素としては、ウランの原子番号92が一般に最大とされている。[[ウラン235]]は約7億年、[[ウラン238]]は44.6億年と半減期が長く、地球の歴史を持ちこたえて残存したが、原子番号93の[[ネプツニウム]]以降は半減期の短い核種しかないためである。ゆえに、ネプツニウム以降の人工放射性元素は、[[超ウラン元素]]とも呼ばれる。（ただし、[[ネプツニウム]]と[[プルトニウム]]（原子番号94）はウラン238の崩壊生成物として、微量ながら自然界にも存在することがわかっている。[[アメリシウム]]（原子番号95）以上の原子番号の元素は自然界には存在しない）。ウランやプルトニウム、トリウムのような原子番号の大きな放射性同位体は、娘核種もまた放射性同位体となり、その娘核種も・・・という系列をなしており、これを[[崩壊系列]]と呼ぶ。崩壊系列は質量数を4で割った時の余りにより4種類に分別され、[[ウラン系列]]や[[アクチニウム系列]]などがある。