激活產物

激活產物（Activation products）又稱為活化產物，是經中子活化後變得具有放射性的物質，比如核反應堆和核子彈中的結構材料，反應堆的冷卻劑，控制棒以及其他中子毒物。這些活化產物必須作為核廢料處理。反應堆主冷卻劑環路中活化產物的產生是核電站通常使用一系列並聯冷卻劑環路的主要原因。

基本介紹

• 中文名：激活產物
• 外文名：Activation products

簡介

激活產物（Activation products）又稱為活化產物，是經中子活化後變得具有放射性的物質，比如核反應堆和核子彈中的結構材料，反應堆的冷卻劑，控制棒以及其他中子毒物。這些活化產物必須作為核廢料處理。反應堆主冷卻劑環路中活化產物的產生是核電站通常使用一系列並聯冷卻劑環路的主要原因。

聚變反應器中產生的聚變產物，比如氦-4，不具有放射性。但聚變反應會產生很高的中子通量，因此而生成的活化產物是一個主要問題。

活化產物中主要核素包括：

核素	參見	半衰期; (年)	前體
氚		12.3	鋰-6,7; 硼-10; 氘
鈹-10		1,530,000	硼-10
碳-14		5,730	氮-14; 碳-13
鈉-24	快增殖反應堆	0.0017	鈉-23
硫-35		0.24	氯-35 （1%分支）
氯-36		301,000	氯-35
氬-39		269	氬-38
鐵-55		2.73	鐵-54
鎳-59		76,000	鎳-58
鈷-60		5.27	鈷-59
鎳-63		100	鎳-62
鉬-93		4,000	鉬-92
鈮-93m		16
鈮-94		20,300	鈮-93
鎝-99	長壽命裂變產物	211,000	鉬-98
銀-108m		418	銀-107
鎘-113m		13	鎘-112
錫-121m		56	錫-120
鉛-205	Q=51KeV	15,300,000	鉛-204
釙-210	鉛-鉍共晶混合物	0.379	鉍-209

放射性

放射性或輻射性是指元素從不穩定的原子核自發地放出射線，（如α射線、β射線、γ射線等）而衰變形成穩定的元素而停止放射（衰變產物），這種現象稱為放射性。衰變時放出的能量稱為衰變能量。原子序數在83（鉍）或以上的元素都具有放射性，但某些原子序數小於83的元素（如鎝）也具有放射性。而有趣的是，從原子序84開始一直到錇元素有以下特性：原子序是偶數的，半衰期都比相鄰的長。這是由於原子序數為偶數的元素的原子核含有適當數量的質子和中子，能夠形成有利的配置結構。〈即魔數〉

對單一原子來說，放射性衰變依照量子力學是隨機過程，無法預測特定一個原子是否會衰變。不過原子衰變的機率不會隨著原子存在的時間長短而改變。對大量的原子而言，可以用量測衰變常數計算衰變速率及半衰期。其半衰期沒有已知的時間上下限，範圍可以到55個數量級，短至幾乎瞬間，長至久於宇宙年齡。

有許多種不同的放射性衰變。衰變或是能量的減少都會使有某種原子核的原子（父放射核素）轉變為有另一種原子核的原子，或是其中子或質子的數量不同，稱為子體核素。在一些衰變中，父放射核素和子體核素是不同的化學元素，因此衰變後產生了新的元素，這稱為核嬗變。

最早發現的衰變是α衰變、β衰變、γ衰變。α衰變是原子核放出α粒子（氦原子核），是最常見釋放核子的衰變，不過原子核偶爾也會釋放質子，或者釋放其他特殊的核子（稱為簇衰變）。β衰變是原子核釋放電子（或正子）及反微中子，會將質子轉變為中子（或是將中子轉變為質子）。核子也可能捕獲軌道上的電子，使質子轉變為中子，這為電子捕獲，上述的衰變都屬於核嬗變。

相反的，也有一些核衰變不會產生新的元素，受激態原子核的能量以伽馬射線的方式釋出，稱為伽馬衰變，或是將激發態原子核將能量轉移至軌道電子上，軌道電子再脫離原子，稱為內部轉換。若是核子中有大量高度受激的中子，有時會以中子發射的方式釋放能量。另外一種核衰變是將原來的原子核變為二個或多個較小的原子核，稱為自發性的核分裂，出現在大量的不穩定核子自發性的衰變時，一般也會釋放伽馬射線、中子或是其他粒子。

地球上有28種化學元素具有放射性，其中有34種放射性同位素是在太陽系形成前就存在的。著名的例子像是鈾和釷，但也包括在自然界中，半衰期長的同位素，例如鉀-40。例如15種是半衰期短的同位素，像鐳及氡，是由原始核素衰變後的產物，也有因為宇宙射線而產生的，像碳-14就是由宇宙射線撞擊氮-14而產生。放射性同位素也可能是因為粒子加速器或核反應堆而人工合成，其中有650種的半衰期超過一小時，有數千種的半衰期更短。

中子活化

中子活化指將樣品用中子照射後，樣品中原子經中子俘獲而變得具有放射性的過程。俘獲中子後的原子核通常會立即衰變，釋放出中子、質子或阿爾法粒子同時生成新的活化產物。這些活化產物半衰期或長或短，從幾秒鐘到幾十年都有可能。