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放射性元素是指能够自发地从不稳定原子核内部放出粒子或射线(如α粒子、β射线、γ射线等)，同时释放出能量，最终形成稳定核素的一类元素，这一过程叫做放射性衰变。一般原子序数在84以上的元素都具有放射性，原子序数在83以下的某些元素如锝(Tc)、钷(Pm)等也具有放射性。
放射性元素分为天然放射性元素和人工放射性元素两类。天然放射性元素包括钋(Po)、氡(Ru)、钫(Fr)、镭(Ra)、锕(Ac)、钍(Th)、镤(Pa)和铀(U)等；人工合成的放射性元素，如锕系元素中在钚以后的元素。自然界存在三个主要天然放射系，分别为铀系、锕系和钍系，这三个系的“始祖”核素分别为238U、235U和232Th。
在近代化学诞生之后相当长的一段时间内，放射性并不为人们所知，放射性元素的发现实际上早于放射性的发现。1789年德国化学家克拉普罗特发现了铀。1828年瑞典化学家贝采利乌斯发现了钍。但在当时，铀和钍只被看作是一般的重金属元素。直到1895年德国物理学家伦琴发现X射线以后，许多科学家都兴致勃勃地去研究这类新的、具有巨大穿透能力的辐射现象，放射性才被发现。1896年法国物理学家贝可勒尔发现了铀的放射性。
1898年居里夫人从沥青铀矿样品中发现了钋和镭以后，人们才认识到这是一类具有放射性的元素，并陆续发现了其他放射性元素。1899年法国科学家德比埃尔内从铀矿渣中分离出放射性元素──锕。1900年，德国物理学家多恩指出，当镭发生衰变时，会生成一种气态元素。放射性气体在当时是一种新鲜的东西，这个元素后来被命名为氡，并被列为第86号元素；最后，到1917年，两个研究小组——德国的哈恩和梅特涅小组、英国的索迪和克兰斯顿小组——又从沥青铀矿石中分离出第9l号元素——镤。1937年意大利物理学家佩里埃和塞格雷用回旋加速器以氘核轰击钼发现了第43号元素锝。它是第一个用人工方法制得的放射性元素。
天然放射性元素是构成地球和自然界的组成部分。在各类岩石、土壤，江河、湖海、大气中，都有不同数量的放射性元素存在。其中铀在地壳中占“克拉克值”平均含量的千分之一。放射性元素越来越被广泛利用在许多方面如核电站、空间技术、医疗技术、同位素技术等，为人类服务。自然界天然存在的低浓度的放射性辐射一般不会危害人类健康，而且已经是自然界平衡系统的组成部分，人类和其他生命在进化过程中，已经适应了这个平衡系统的本底辐射环境。