核素预设
参数
放射性衰变的基本公式
$N(t) = N_0 e^{-\lambda t},\quad \lambda = \frac{\ln 2}{T_{1/2}}$$A(t) = \lambda N(t)$ (放射性活度 [Bq])
$t_{1/2} = \frac{\ln 2}{\lambda} \approx \frac{0.693}{\lambda}$
实时可视化指数放射性衰变 N(t)=N₀e^(−λt)。在图表上绘制半衰期、衰变常数与放射性活度变化,支持铀系、Bateman衰变链与放射性碳年代测定计算。
α衰变放出氦原子核,穿透力较低;β衰变放出电子或正电子,穿透力中等;γ衰变放出高能光子,穿透力较高,通常需要铅或混凝土屏蔽。
某个核素衰变后生成的子核素仍然具有放射性,并继续衰变,直到形成稳定核素,这一系列过程称为衰变链。
PET等检查会使用氟-18等短半衰期核素,以便在获得诊断信息的同时降低体内停留时间和辐射剂量。
Bq 表示每秒衰变次数,是放射源本身的活度;Sv 表示人体受到的等效剂量,需要考虑辐射类型、能量和暴露途径。
| 核素 | 半衰期 | 衰变类型 | 主要用途/问题 |
|---|---|---|---|
| 氢-3(氚) | 12.3年 | β⁻ | 核融合研究/水污染评估 |
| 碳-14 | 5,730年 | β⁻ | 放射性碳年代测定 |
| 碘-131 | 8.02日 | β⁻+γ | 甲状腺治疗/核事故监测 |
| 铯-137 | 30.17年 | β⁻+γ | 核事故污染监测 |
| 镭-226 | 1,600年 | α | 历史放射源/环境风险 |
| 钚-239 | 24,110年 | α | 核燃料/核安全 |
| 铀-235 | 7.04亿年 | α | 核裂变燃料 |
| 铀-238 | 44.7亿年 | α | 铀铅年代测定 |
| 衰变类型 | 放出粒子 | 穿透力 | 原子核变化 | 代表例 |
|---|---|---|---|---|
| α衰变 | 氦原子核 (He-4) | 纸张即可屏蔽 | Z - 2,A - 4 | U-238 → Th-234 |
| β⁻衰变 | 电子 + 反中微子 | 数毫米铝板 | Z + 1,A 不变 | Cs-137 → Ba-137 |
| β⁺衰变 | 正电子 + 中微子 | 湮灭后产生伽马光子 | Z - 1,A 不变 | F-18 → O-18 |
| γ衰变 | 高能光子 | 需要铅或混凝土 | 核素不变,能级降低 | Co-60 → Ni-60 + γ |
| 电子俘获 | 特征X射线 + 中微子 | 较低 | Z - 1,A 不变 | I-125 → Te-125 |
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