三省堂 大辞林

ほうかい-けいれつ ―くわい― 5 【崩壊系列】

放射性核種が崩壊して次々と変化していく一連の系列。ウラン系列・アクチニウム系列・トリウム系列がある。放射性崩壊系列。

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崩壊系列

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2011/08/22 13:39 UTC 版)

崩壊系列（ほうかいけいれつ、Decay chain）とは、原子物理学において、放射性崩壊によって生じる個々の放射性の崩壊生成物について、同じ核種をたどるものごとに一連の核種変換を系列としてまとめたものである。

大多数の放射性元素は直接安定状態にまで崩壊することはなく、より安定な同位体にたどり着くまで一連の崩壊を順々に起こす。

崩壊段階は、それらの前段階と後段階の関係によって表される。親核種（おやかくしゅ、parent nuclide） は放射性崩壊を経て 娘核種（むすめかくしゅ、daughter nuclide） へと変化する。娘核種は安定であるか、さらにその娘核種へと崩壊を起こす。娘核種の娘核種は、しばしば孫核種(まごかくしゅ、granddaughter nuclide)とも呼ばれる。

ある親核種がその娘核種に崩壊するのに必要な時間には大きな開きがある。これは異なる親核種－娘核種で所要時間に差があるだけに限らず、同じ親核種－娘核種のペアであっても全原子がいっせいに崩壊するわけではなく崩壊には時間差がある。各原子の崩壊は独立に起こることから、最初に存在した原子数が時間経過によってどう減少するかは、経過時間 t によって、指数関数的に e^-λt と表現できる。ここで、λ は 崩壊定数 である。このような指数関数的な性質をあらわす特性値が半減期であり、特定の親核種が娘核種に崩壊して、親核種の個数が当初の半分になるまでの時間を表す。半減期は研究室において何千もの放射性同位体（放射性核種）について特定されており、ほとんど瞬時のものから長くては 10¹⁹ 年以上におよぶものもある。

中間段階はしばしば最初の放射性同位体よりも強い放射能をもつ。平衡状態に達したとき、孫核種はその半減期に比例して存在するが、その活性はその半減期と反比例することから、崩壊系列におけるいかなる核種も系列の最初の親核種と同じだけの放射能を持つ。例えば、自然のウランはさほど放射能が強いとはいえないが、瀝青ウラン鉱や閃ウラン鉱といったウラン鉱石は、13倍もの強い放射能を有する。これは、ラジウムやその他の娘核種が鉱石に含まれているからである。不安定でかなり強い放射源となるラジウム同位体に限らず、崩壊系列で次に発生する気体ラドンも放射源となる。このため、ラドンは自然界で発生する放射性ガスであり、非喫煙者に肺がんを起こしうる原因物となりうる。