放射性物质的半衰期.PDF

放射性物質的半衰期 引言 所有的放射性同位素，包括核廢料裡的放射性物質，都會經歷放射性衰變的過程。 而在衰變的過程中，這些物質會釋放出對人體和生物有危害的放射線。然而放射性 物質並不會持續地釋放出這些危險的放射線。相反地，這些放射性同位素的活動能 力會隨時間而減少，直到它們不再釋出放射線 ，或釋出的放射線量少致無法傷害人 體為止。但是到底要經過多少時間才能達到這樣的效果呢？ 我們無法預測一顆放射性同位素的原子需要花多少時間來進行衰變，因為這是個隨 機的過程。但在另一方面，一大群放射性原子的衰變速率是可以被準確地預測出來 的。這個速率，一般稱為半衰期，指的是一半數量的某放射性同位素衰變致另一同 位素所需的時間。 每一種放射性同位素都有自己的半衰期，而這些半衰期可能短至數分之一秒，長至 數十億年。另外，放射性同位素的半衰期越短 ，它所釋出的放射線就越強烈、越集 中。這兩者的關聯是可以理解的，因為放射性同位素的原子必須要在短時間內釋出 大量的能量，才能達到快速衰變的目的。放射性同位素所釋放出的放射能量稱為該 物質的 比放射性活度(specific radioactivity) ，並且以居禮-公克 (curies per gram) 作 為表示的單位。 在高放射性核廢料中存在有許多的放射性同位素(請參考核廢料是什麼？章節的說 明) ，而這些同位素通常都具有短暫的半衰期與高度的比放射性活度。而高放射性核 廢料中同時也包含了許多半衰期頗長的同位素，如：鏋(americium)與鐪(plutonium) 。 由此可見，高放射性核廢料之所以危險是因為它是由大量的、不同種類的放射性同 位素所組成的混合物，這些同位素的半衰期有長有短，但都同樣地會釋出大量的放 射線。 212 下面的表格列出幾種放射性同位素的相關資訊，包括它們的半衰期與比放射性活度： 放射性同位素 半衰期 比放射性活度 ( 居禮-公克) 鉬99 66.7小時 474,000 碘131 8天 123,500 氪85 11年 392 鍶90 28年 141 銫137 30年 86.4 鏋243 7370年 0.200 鐪239 24400年 0.0613 鈾235 7億年 0 鈾238 45億年 0.000000334 放射性物質衰變過程的模仿 活動需要的道具： . 紙盒一只(鞋盒、餅乾盒 ‧‧‧等皆可) . 100 顆糖果A(例如：MM巧克力) . 100 顆糖果B(例如：Skittles彩虹果汁糖) (備註：活動裡使用的糖果必須有一面是空白面，另一面印有字樣；印有字樣的一面 則稱為糖果的正面 。) 本課堂活動主要的目的在於模仿放射性物質的衰變過程，以及說明半衰期的概念。 首先將糖果放入紙盒裡，用力地搖晃紙盒數次 ，再將出現正面的糖果挑出盒外。正 面指的是糖果印有字樣或商標的一面 ，而糖果空白的另一面則稱為反面 。 這些操作過程表現出了放射性物質衰變的隨機性質。活動過程中出現正面的糖果代 表正在歷經衰變的放射性同位素，這些糖果並將由另一種糖果(代表已經衰變成另一 種放射性同位素的同樣原子)所取代。在每次搖晃以後，紙盒裡面呈現反面的糖果則 代表仍然具有放射性、尚未衰變的原子。 活動指示 1. 將100顆糖果A放入紙盒裡，並將蓋子蓋上。 2. 把蓋子緊緊按牢後，將紙盒搖晃數次。 3. 打開紙盒，並將所有出現正