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放射性核素（英语：radionuclide或radioactive nuclide），又称作放射性同位素（英语：radioactive isotope），是指原子核不稳定、具有放射性的核素。放射性核素会发生放射性衰变，放出电离辐射（如α射线、β射线、γ射线等），衰变成其他核素。
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每种放射性核素的核稳定性各不相同，半衰期有长有短。放射性核素的半衰期没有已知的时间上下限，范围可以到55个数量级，短至几乎瞬间（如铍-8），长至宇宙年龄的一兆倍（如氙-124）。稳定性愈高的放射性核素，其半衰期愈长，放射性愈低。已发现的放射性核素中，有650种的半衰期超过一小时，而有数千种的半衰期更短。目前已知最长寿的放射性核素为碲-128，半衰期长达2.2×1024年，约为宇宙年龄的160兆倍。[1]
原子核中不同数目的质子和中子的组合会影响其稳定性，因此每种核素的核稳定性各不相同。若某核素的原子核不够稳定、会发生放射性衰变的话，它会被称为放射性核素或放射性同位素，例如氚（3
T
）、碳-14（14
C
）、钾-40（40
K
）、钴-60（60
Co
）、碘-131（131
I
）、铯-137（137
Cs
）等。反之，原子核足够稳定，不发生放射性衰变者，则称为稳定核素，例如氕（1
H
）、氘（2
D
）、碳-12（12
C
）、钴-59（59
Co
）、铯-133（133
Cs
）等。
目前大多数已知的核素都是不稳定的放射性核素，已发现超过3000种[2]。若某元素没有稳定同位素，即所有同位素都具有放射性，则该元素称为放射性元素，例如铀、镭和氡等。原子序83以上（铋以后）的元素以及43号锝和61号钷都属于放射性元素，而其余原子序82以下的元素都具有至少1种稳定的同位素。
在已知的3000多种放射性核素中，只有90余种是天然存在的，绝大多数都是人工合成的，称作人造放射性核素。人造的放射性核素大多半衰期较短，较为不稳定。所有同位素均为人造同位素的元素称为人造元素，例如镅、锔等，皆为放射性元素。
天然存在的放射性核素依起源主要可以分成三类：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放射性核素。[3]
自然界中不存在的放射性核素主要经由核反应堆或粒子加速器人工制造而得。[4]
放射性核素在应用上可单独使用其核特性，或结合其化学性质进行运用：
若放射性核素透过一些事故、不良的处理或者其他方法而释放到自然环境中，则可能会造成放射性污染等有害影响。如果在治疗期间过度使用放射性核素或以其他方式过度暴露在其辐射中，会因辐射中毒而对健康造成损害。过度暴露在辐射中会产生皮肤发红、脱发、烧伤和急性辐射症候群等症状。长期暴露可能会损害人体健康组织及器官，导致其无法正常运行。辐射也会导致细胞受损、诱发突变，进而导致癌症。癌细胞扩散的迹象可能要在接触辐射后几年甚至几十年后才会出现。[18]
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