放射性衰变方式与度量

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1、3.放射性衰变3.1放射性衰变的方式(radioactivedecay)●γ衰变●β衰变●α衰变●电子俘获衰变●核裂变γ（衰变，white，2000）AZ*→AZ+γ射线是波长很短的电磁波。Fromwhite，20003.1.1Beta衰变核素图中的稳定核素带(黑色方格)之右侧的放射性核素含有过量的中子；左侧的放射性核素的中子数不足。(1)—衰变含有过量中子的放射性核素，衰变发射出—粒子，此过程使得中子数减少(与电子相同)的—粒子(Negatron)和反中微子(antineutrinos)，并往往伴随射线.—衰变可看作是一个中子转变为一个质子和一个电子。该电子

2、被驱逐出来就是—粒子.—衰变的结果，原子序数增加1，中子数减少1，但质量数不变。例：式中为反中微子（antineutrino），Q代表衰变能。(2)＋衰变中子数不足的放射性核素，衰变放射出带正电的电子(Positron)。这种衰变可看作一个质子转变为一个中子、一个正电子和一个中微子。该正电子发射出来就是＋粒子。＋的衰变结果，原子序数减少1，中子数增加1，质量数不变。例：189F188O＋＋＋＋Q式中，是中微子，Q是能量。(3)电子捕获衰变(Electroncapture)使原子核质子数减少，中子数增加的另一种衰变机制是捕获一个核外电子。这种衰变可以看作

3、是核外电子与质子作用形成一个中子和一个中微子，质量数不变。由于—、＋和e.c.衰变结果质量数不变，故衰变子体与母体是同量异位素。(4)Beta分枝衰变一些放射性原子可部分衰变为一种原子，同时部分衰变为另一种原子，例如：4019K4020Ca＋－4019K4018Ar(e.c.)4019K4018Ar＋＋3.1.2衰变较大一部分放射性原子衰变发射出粒子，这种衰变发生在：原子序数58(Ce)的核素少数几个原子序数小的核素(包括52He、53Li、64Be和84Be)。粒子由2个质子和2个中子组成（He核），带正电荷＋2。衰变子体相对于母体来说，质子

4、数和中子数各减少2，同时质量数减少4。例如：23892U23490Th＋42He()＋Q天然存在的长寿命放射性同位素235U、238U、232Th衰变产生不稳定子体链（图），这些子体发生或/和－衰变，所有子体都是短寿命的，但在自然界都天然存在（因为得到母体持续衰变支撑）。例如234U的丰度为0.0055%，半衰期＝2.46×105年FromAllegere,2008Thevarioustypesofradioactivityintheneutron–protondiagram.Noticethatallformsofdisintegrationshiftthed

5、ecayproductstowardsthevalleyofstability.Radioactivityseemstorestorethenuclearequilibriumofnuclideslyingoutsidethevalleyofstabilityandsoindisequilibrium.3.1.3核裂变（1）自发裂变一些原子序数大的不稳定同位素能够自发分裂为两个碎片元素的同位素。Flerov&Petrzhak(1940)首先发现U同位素的自发裂变。自发裂变时伴随发射出中子、射线和其它粒子及大量能量（每次裂变释放能量约200MeV）。23892U自发裂变的

6、半衰期为8.19×1015年。一些超铀元素也能发生自发裂变：94Pu、95Am、96Ce、97Bk、98Cf、99Es、100Fm、101Md、102No、103Lr、104Rf、105Ha已发现20种以上的重核素包括235U能发生自发裂变，只是裂变这种衰变方式几率较其它衰变要小。但在实验室合成的超铀元素的主要衰变方式就是裂变。（2）诱发裂变诱发裂变由Hahn&Strassmann首先发现（1939）。慢中子能够诱发235U裂变，但不能诱发238U裂变。动能大于1MeV的快中子既能诱发235U裂变，也能诱发238U裂变。此外，用高能的(50－450MeV)粒子、质子、氘

7、、射线轰击Th、Pa、U和超U元素的同位素，可诱发这些同位素裂变生成两种核素。如23592U裂变产生的两种核素的原子序数介于30到65之间，裂变过程伴随发射出粒子、中子和大量能量(约200MeV)。裂变产生的两种子体的原子序数往往是不相等并且它们一般具有多余的中子，故不稳定而发生-衰变:14454Xe14455Cs14456Ba14457La14458Ce14459Pr14460Nd每种衰变都有粒子发射或γ电磁辐射，它们与周围物质的反应产生热(由PierreCurie&AlbertLaborde，1903发现