天然放射性核素

天然放射性核素（英语：natural radionuclide），或称天然放射性同位素（英语：natural radioisotope），是地球化学和地球物理中的一个概念，是指在地球上天然存在的放射性核素，与之相对的概念为人造放射性核素。天然放射性核素根据其来源可分为三大类：原始放射性核素、次生天然放射性核素和天然核反应生成的核生成放射性核素及宇生放射性核素。

原始放射性核素

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原始核素是指地球形成的时候就存在于地球上的核素。它们是大爆炸、超新星爆发等过程中产生的重元素，在太阳系形成之前就已经存在。原始核素包括所有稳定核素和一些半衰期极长的放射性核素，其中一些核素的半衰期甚至长达宇宙年龄的数倍，因此直到近年来才检测出其放射性。由于原始放射性核素的半衰期非常长，衰变速率缓慢，因此这些核素的原子从形成之初经历数十亿年后仍得以相当的量存留到现在。

最重的三种原始放射性核素在地壳中的衰变过程组成了现今自然界中三条最主要的衰变链，分别是以铀-238为母体的铀系、以铀-235为母体的锕系和以钍-232为母体的钍系。这三个核素都有相当长的半衰期（分别为4.471×10⁹年、7.04×10⁸年和1.406×10¹⁰年）。

除了以上三者外，还有约31种原始放射性核素并不属于上述三大衰变链之内，包括钾-40（t_1⁄2=1.25×10⁹年）、铷-87（t_1⁄2=4.97×10¹⁰年）、铟-115（t_1⁄2=4.4×10¹⁴年）、镧-138（t_1⁄2=1.02×10¹¹年）、钐-147（t_1⁄2=1.066×10¹¹年）、镏-176（t_1⁄2=3.764×10¹⁰年）、铼-187（t_1⁄2=4.12×10¹⁰年）、铂-190（t_1⁄2=4.83×10¹¹年）和铋-209（t_1⁄2=2.01×10¹⁹年）等。

次生天然放射性核素

次生天然放射性核素是原始放射性核素的衰变产物。它们的半衰期通常较短，但由于处在自然界的三大衰变链中，因此能不断地作为衰变产物生成。代表性的例子包括镭-226、氡-222和钋-210等。由于它们的半衰期较短，单位时间内的放射剂量较大，因此矿场和地下室的放射性危害通常是由这些短寿命核素造成的。

天然核反应生成的放射性核素

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天然核反应能够产生许多短寿命的放射性核素，根据反应发生的来源可分为宇生放射性核素及核生成放射性核素。

宇生核素是指来自外太空的宇宙射线与地球上的物质发生碰撞（即宇宙射线散裂）后产生的核素，包括各种不同的稳定核素和放射性核素，其中有些寿命较短的放射性核素不属于三条主要衰变链中，因此宇宙射线散裂便成为自然界中这些核素的唯一来源，代表性的例子包括氚、碳-14和磷-32等。

核生成核素则是指地球上的原子发生自发裂变、中子捕获等作用后产生的各种稳定核素和放射性核素，例如锝-99、钷-147、钚-239等不属于三大衰变链产物的放射性核素主要是由核生成作用所产生。