我们生活的地球上有哪些天然放射性核素?

贝可勒尔于一百多年前首先发现了铀是一种天然放射性物质，后来实验证明铀衰变产生放射性物质镭，而镭又能衰变产生氡，氡气依然是放射性物质，这显然不是巧合。后来，随着科学家不懈的探索，人们发现大部分天然放射性核素是成系列存在的。

人们将某一种放射性元素的全部衰变产物顺序排放到一起，将这样的排列命名为该种放射性元素的放射系，又称衰变链。经过实验归纳总结，人们发现自然界存在三大衰变系:钍系、铀系和锕系。

钍系是从钍-232开始的，经过10次连续衰变，最后成为稳定核素铅-208。钍系的成员有一个共同的特征，就是原子核的质量数(核内中子数与质子数之和)都是4的倍数，因此，钍系也被称为4n系。钍系的母核钍-232是重要的原生放射性物质，其半衰期长达141亿年。钍系的子核中半衰期最长的是镭-228，有5.76年。因此，钍系在自然界中建立平衡、达到比较稳定的相对成分构成需要几十年的时间。

铀系是从铀-238开始的，经过14次连续衰变最后成为稳定核素铅-206。与钍系类似，铀系的质量数都是4的倍数加上2，因此铀系被称为4n+2系。铀系的母核铀-238是自然界存在的铀元素中丰度最大的核素，半衰期长达45亿年。铀系子核中半衰期最长的是铀-234，为24.5万年。因此，铀系在自然界中建立平衡，达到比较稳定的相对成分构成需要几百万年的时间。

锕系是从铀-235开始的，经过11次连续衰变最后成为稳定核素铅-207。由于铀-235被称为锕铀，所以这个放射系被命名为锕系。锕系成员的质量数都是4的倍数加3，也被称为4n+3系。锕系的母核是铀-235，是制作核武器的主要原料，半衰期为7亿年。锕系子核中半衰期最长的是镤-231，为3．3万年。因此，锕系在自然界中建立平衡、达到比较稳定的相对成分构成需要几十万年的时间。

通过以上介绍，我们可以发现这些放射系有一个共同的特点：系内核素之间的质量数之差为4的倍数。其原因是放射系母子体质量数递减是由衰变引起的。衰变放出的氦核，具有的质量数正是4，而β和γ衰变并不引起核素质量数的变化。此外，这几个放射系的母核半衰期都很长，能够达到甚至超过地球的年龄，因而能够保存至今。除了三大天然放射系之外，还有一些较轻的天然放射性核素，如钾-40等。这些核素的半衰期也特别长，如钾-40的半衰期为12.48亿年。

引自：公众核科学技术知识问答丛书之一《射线相伴你我他》，科学出版社，2013年