1、原子核自發(fā)地放射出各種射線(包括α、β、γ射性)的現(xiàn)象稱為放射性。

2、放射性同位素原子核自發(fā)地放射出某種射線的過程或通過軌道電子俘獲而轉(zhuǎn)變成為另一種原子核的過程，稱為放射性衰變。

(資料圖)

3、放射性衰變是原子核內(nèi)部物質(zhì)運動固有的一種特性，是自發(fā)進行的，不受外界任何自然因素的影響。

4、某些放射性同位素的原子核(母核)經(jīng)過一次衰變便轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的核素(子核)，這種衰變稱為單衰變。

5、另外一些放射性同位素原子核衰變形成的核素仍具有放射性，需要經(jīng)過多級衰變過程之后才轉(zhuǎn)為穩(wěn)定同位素，這樣的衰變稱為多級衰變或連續(xù)衰變。

6、無論哪一種放射性核素，在衰變過程中其原子核數(shù)都服從一個放射性衰變原理而隨時間不斷地衰減，即單位時間內(nèi)衰變的原子核數(shù)目與任意時刻t存在的該原子核數(shù)目成正比，或者說放射性核素在t時刻的衰減速率與該核素在t時刻的原子核數(shù)目呈正比例關(guān)系，可以用下列放射性衰減速率方程表示:地下水科學(xué)專論式中:Nt為核素在t時刻的原子核數(shù);λ為該核素的衰減常數(shù)，等號右端的負號表示衰減速率隨時間而減小。

7、式(3.17)的解為地下水科學(xué)專論如果t=0時，Nt=N0，則有地下水科學(xué)專論式中:N0為核素在t=0的初始時刻的原子核數(shù)。

8、式(3.19)為描述放射性衰變基本定律的數(shù)學(xué)公式，表示任何一種放射性同位素的衰變過程都是呈負指數(shù)函數(shù)減少，可以用圖3.14表示。

9、衰減常數(shù)λ的物理含義為在單位時間內(nèi)原子核的衰變幾率，即λ=－(dNt/Nt)/dt。

10、對于某一特定的放射性核素，λ是一個常數(shù)，反映原子核的衰變速度，λ值越大，原子核衰變越快，λ的單位是時間的倒數(shù)，即1/t。

11、另一個表征放射性原子核衰變速度的物理量是半衰期。

12、半衰期(T1/2)是指放射性原子核的數(shù)目衰減到原有數(shù)目的一半時所需要的時間。

13、當(dāng)t=T1/2時，Nt=N0/2，由式(3.19)得到T1/2與λ之間的關(guān)系:圖3.14 放射性母核衰減和穩(wěn)定子核增長曲線示意圖(據(jù)Faure，1986)地下水科學(xué)專論對于某一特定的放射性核素，T1/2是一個常數(shù)。

14、T1/2與λ成反比，T1/2越大，λ越小，表明放射性核素的壽命越長。

15、一般認為，當(dāng)一種放射性核素的衰變時間達到10T1/2時，就可以認為其原子核數(shù)目接近零。

16、表3.3列出了部分放射性同位素的半衰期和衰減常數(shù)值。

17、表3.3 部分放射性同位素的半衰期和衰減常數(shù)(據(jù)Cook等，2000)運用式(3.19)的困難之處在于不易確定N0。

18、在單衰變中，放射性母核直接衰變?yōu)榉€(wěn)定子核，有可能測得在此過程中某時刻t時的母核和子核數(shù)。

19、設(shè)t=0時母核的數(shù)目為N0，此時子核數(shù)為0，到達t時刻時，母核數(shù)為Nt=N0e－λt，而子核數(shù)Dt應(yīng)等于母核衰減的數(shù)目:地下水科學(xué)專論式(3.22)或式(3.23)為描述單衰變過程穩(wěn)定子核數(shù)目隨時間呈指數(shù)函數(shù)增長的公式，如圖3.14所示。

20、實際上，地質(zhì)體在形成時就已含有一定數(shù)目的子核，設(shè)其為D0，則子核總數(shù)為D=D0+Dt，將式(3.23)代入，得地下水科學(xué)專論圖3.15表示放射性母核衰變成穩(wěn)定子核過程中，子核數(shù)與母核數(shù)的比值Dt/Nt隨時間的變化關(guān)系(所用數(shù)據(jù)與圖3.14相同)。

21、顯然，比值Dt/Nt隨時間而增加。

22、圖3.15 單衰變過程比值Dt/Nt增長曲線示意圖(據(jù)Faure，1986)。

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