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放射性元素是指能夠自發地從不穩定原子核內部放出粒子或射線(如α粒子、β射線、γ射線等)，同時釋放出能量，最終形成穩定核素的一類元素，這一過程叫做放射性衰變。一般原子序數在84以上的元素都具有放射性，原子序數在83以下的某些元素如锝(Tc)、钷(Pm)等也具有放射性。
放射性元素分為天然放射性元素和人工放射性元素兩類。天然放射性元素包括釙(Po)、氡(Ru)、鈁(Fr)、鐳(Ra)、錒(Ac)、釷(Th)、鏷(Pa)和鈾(U)等；人工合成的放射性元素，如錒系元素中在钚以后的元素。自然界存在三個主要天然放射系，分別為鈾系、錒系和釷系，這三個系的“始祖”核素分別為238U、235U和232Th。
在近代化學誕生之后相當長的一段時間內，放射性并不為人們所知，放射性元素的發現實際上早于放射性的發現。1789年德國化學家克拉普羅特發現了鈾。1828年瑞典化學家貝采利烏斯發現了釷。但在當時，鈾和釷只被看作是一般的重金屬元素。直到1895年德國物理學家倫琴發現X射線以后，許多科學家都興致勃勃地去研究這類新的、具有巨大穿透能力的輻射現象，放射性才被發現。1896年法國物理學家貝可勒爾發現了鈾的放射性。
1898年居里夫人從瀝青鈾礦樣品中發現了釙和鐳以后，人們才認識到這是一類具有放射性的元素，并陸續發現了其他放射性元素。1899年法國科學家德比埃爾內從鈾礦渣中分離出放射性元素──錒。1900年，德國物理學家多恩指出，當鐳發生衰變時，會生成一種氣態元素。放射性氣體在當時是一種新鮮的東西，這個元素后來被命名為氡，并被列為第86號元素；最后，到1917年，兩個研究小組——德國的哈恩和梅特涅小組、英國的索迪和克蘭斯頓小組——又從瀝青鈾礦石中分離出第9l號元素——鏷。1937年意大利物理學家佩里埃和塞格雷用回旋加速器以氘核轟擊鉬發現了第43號元素锝。它是第一個用人工方法制得的放射性元素。
天然放射性元素是構成地球和自然界的組成部分。在各類巖石、土壤，江河、湖海、大氣中，都有不同數量的放射性元素存在。其中鈾在地殼中占“克拉克值”平均含量的千分之一。放射性元素越來越被廣泛利用在許多方面如核電站、空間技術、醫療技術、同位素技術等，為人類服務。自然界天然存在的低濃度的放射性輻射一般不會危害人類健康，而且已經是自然界平衡系統的組成部分，人類和其他生命在進化過程中，已經適應了這個平衡系統的本底輻射環境。