Nguyên tố phóng xạ là gì?

Một nguyên tố cụ thể có ổn định hay không, phụ thuộc vào số lượng neutron trong hạt nhân. Một số nguyên tố của hạt nhân nguyên tử không ổn định do có điện tích hạt nhân dư thừa bên trong. Các hạt nhân không ổn định thường trải qua quá trình phân rã phóng xạ, tạo ra bức xạ để chúng có thể đạt được sự ổn định và tạo thành hạt nhân ổn định. Các nguyên tố không ổn định này được gọi là nguyên tố phóng xạ.

Phân rã phóng xạ là quá trình, trong đó hạt nhân của một nguyên tử không ổn định sẽ mất năng lượng thông qua bức xạ. Quá trình này diễn ra cho đến khi cấu trúc của nó cuối cùng bị phá vỡ do mất các hạt hạ nguyên tử (như neutron hoặc electron), khiến nó chuyển hóa thành một nguyên tố hoặc đồng vị khác. Ba loại phân rã phóng xạ phổ biến nhất là phân rã alpha, phân rã beta và phân rã gamma.

Sự phân rã sẽ tiếp tục cho đến khi nguyên tử đạt đến trạng thái ổn định; các nguyên tử có thể biến đổi nhiều lần trước khi ổn định, được gọi là chuỗi phân rã.

Sự phân rã phóng xạ hoàn toàn ngẫu nhiên, có thể mất từ vài mili giây đến hàng triệu năm và rất khó để dự đoán thời điểm một nguyên tử sẽ phân rã, bất kể nguyên tử đó đã tồn tại bao lâu. Do đó, khái niệm “chu kỳ bán rã” được sử dụng để đo tốc độ phân rã. Chu kỳ bán rã được hiểu đơn giản là thời gian mà một nguyên tử cần để giảm đi một nửa khối lượng ban đầu của nó.

Một số nguyên tố phóng xạ có trong tự nhiên

Không như nhiều người nghĩ, nguyên tố phóng xạ chỉ có trong các phòng thí nghiệm, lò phản ứng ở nhà máy điện hạt nhân, thực ra nguyên tố phóng xạ còn tồn tại trong môi trường tự nhiên nữa.

● Uranium

Uranium là nguyên tố có thể được tìm thấy trong đất, đá, không khí và nước. Uranium phân rã rất chậm, dần dần thành các nguyên tố khác như radium và radon. Uranium có nhiều đồng vị khác nhau, nhưng đồng vị phổ biến nhất là U-238, chiếm khoảng 99% tổng số uranium được tìm thấy trên Trái đất. Uranium được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các lò phản ứng hạt nhân sản xuất điện và để sản xuất các đồng vị sử dụng cho mục đích y tế, công nghiệp, quốc phòng ở nhiều quốc gia trên thế giới.

● Radium

Radium là nguyên tố kim loại hiếm, có tính phóng xạ cao, có thể tìm thấy ở nhiều mức độ khác nhau trên Trái đất, ở trong đất, đá, nước, nhất là trong quặng uranium và thorium ở mức độ vết. Radium được Marie Curie và Pierre Curie phát hiện vào năm 1898, phát ra tia alpha, beta và gamma, và là một trong những nguyên tố không ổn định nhất.

● Radon

Radon là loại khí phóng xạ không màu, không mùi, không vị được tạo ra một cách tự nhiên từ quá trình phân rã của uranium, một nguyên tố phóng xạ có trong lớp vỏ Trái đất. Trải qua hàng tỉ năm, uranium phân rã thành radium và cuối cùng thành radon. Radon được coi là mối nguy hiểm cho sức khỏe, đây là một trong những nguyên nhân gây ung thư phổi, sau hút thuốc lá.

● Polonium

Polonium được Marie Curie và Pierre Curie phát hiện vào năm 1898. Polonium là một trong những nguyên tố phóng xạ cao và không có đồng vị ổn định, đồng vị ổn định nhất là Po-210. Nó xuất hiện với một lượng nhỏ trong lớp vỏ Trái đất, ở nồng độ rất thấp trong môi trường, nhưng cũng có thể được sản xuất trong các lò phản ứng hạt nhân. Polonium-210 và chì-210 có trong thuốc lá. Các hạt phóng xạ này lắng đọng, tích tụ trong phổi của người hút thuốc trong suốt thời gian dài người đó hút thuốc, có thể gây tổn thương phổi, góp phần gây ung thư phổi.

● Thorium

Đồng vị nguyên thủy duy nhất của thorium là thorium-232. Giống như uranium, thorium có mặt ở nhiều nơi trong tự nhiên như trong nước, các lớp đá, các vật liệu sinh học, nhưng nồng độ không đáng kể. Các đồng vị của thorium có thời gian sống ngắn hơn xuất hiện trong cả ba chuỗi phân rã tự nhiên.