방사성원소란 동일한 원자번호(atomic number)를 가지는 동위원소(isotope) 모두가 불안정하여 방사성붕괴(Radioactive decay)를 하는 원소를 말하며, 원자번호가 84 이상인 원소 모두와 43번 원소 Tc(테크네튬)과 61번 원소 Pm(프로메튬)이 이에 속한다.

84번에서 92번까지의 원소는 지구의 오랜 역사에서 아직 남아 있을만큼 반감기(half-life)가 긴 동위원소를 가지고 있거나, 아니면 다른 원소의 방사성붕괴계열(radioactive decay series)에 속해 방사능 평형(radioactive equilibrium) 상태에 있는 동위원소를 가지고 있기 때문에 현재 지구에서 발견된 것이다. 테크네튬과 프로메튬그리고 93번 이상의 초우라늄원소(transuranic element)는 20세기에 실험실에서, 원자력발전소(nuclear power plant)의 원자로(nuclear reactor)에서, 또는 원자폭탄(atomic bomb)이 폭발할 때 인공적으로 만들어져 존재하게 된 것들이다.

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84번에서 92번까지의 원소 중 상대적으로 긴 반감기를 가지는 동위원소들은 다음과 같다.

폴로늄(polonium, 기호 Po, 원자번호 84, 이름의 기원: 원소를 발견한 M. Curie의 나라(Poland))

아스타틴(astatine, 기호 At, 원자번호 85, 이름의 기원: 불안정하다는 뜻의 그리스어 '아스타토스'. 참고로 17족의 원소 이름은 모두 -ine로 끝남)

라돈(radon, 기호 Rn, 원자번호 86, 이름의 기원: 방사성(radiactive) 비활성기체. 참고로 비활성기체는 헬륨을 제외하고 모두 -on으로 끝남)

프란슘(francium, 기호 Fr, 원자번호 87, 이름의 기원: 원소를 발견한 M. Perey의 나라(France))

라듐(radium, 기호 Ra, 원자번호 88, 이름의 기원: 방사성(radioactive) 원소라는 뜻)

악티늄(actinium, 기호 Ac, 원자번호 89, 이름의 기원: 광선이라는 뜻의 그리스어 '악티스')

토륨(thorium, 기호 Th, 원자번호 90, 이름의 기원: 북유럽 신화의 천둥의 신 토르(Thor))

프로탁티늄(protactinium, 기호 Pa, 원자번호 91, 이름의 기원: 악티늄(Ac)의 처음 (proto) 상태라는 뜻)

우라늄(uranium, 기호 U, 원자번호 92, 이름의 기원: 태양계의 행성 우라노스(천왕성))

폴로늄은 방사성붕괴계열에서 방사능 평형 상태로 존재하는 원소보다 만들어진 동위원소가 반감기가 더 길다.

프란슘은 반감기가 제일 긴 동위원소인 프란슘-223도 22 분 밖에 되지 않는다.

라돈은 비활성기체이기 때문에 만들어지면 가만히 있지 않고 호흡하였을 때 몸 안에서 알파붕괴(alpha decay)를 하기 때문에 위험한 방사성원소이다.

토륨-230은 우라늄계열의 방사능 평형에 있는 동위원소로 반감기가 10⁶ 배 차이가 나는 토륨-232에 비해 그 양이 매우 작기는 하지만 우라늄-238로부터 계속 만들어지므로 암석에서 발견할 수 있고 이오늄·토륨 연대측정에 사용된다.

Tc(테크네튬, technetium)는 원자번호가 43번으로 멘델레프(D. Mendeleev, 1834-1907)가 주기율을 발견하고 주기율표를 만들 때 그 존재를 예언하여 ekamanganese(원자번호 25번인 망간과 같은 7족인데 한칸 아래에 있다는 뜻)으로 명명하여 Em으로 표기했던 원소이다. 1936년에 세그레(E. Segrè, 1905-1989)가 버클리대학의 로런스 방사선 실험실(Lawrence Radiation Laboratory)의 사이클로트론(cyclotron)에서 사용한 몰리브덴 포일로부터 발견하였다. 이것이 인공적으로 만들어진 첫 원소였기 때문에 '인공적인'이라는 뜻을 가진 그리스어 '테크니토스'로부터 이름이 정해졌다. 핵분열의 붕괴생성물로 나오므로 원자로에서 사용하고 난 연료에서 추출할 수 있다. 테크네튬-99의 이성질핵(nuclear isomer)은 반감기가 6.01 시간인 감마선원이어서 방사선 치료법(radiation therapy)의 약품에 쓰인다.

Pm(프로메튬, promethium)은 1900년대 와서야 Nd(네오디뮴, neodymium)과 Sm(사마륨, smamrium) 사이에 원소가 하나 있을 것으로 예측되었고 1914년에 모즐리(H. Moseley, 1887-1915, 1차 세계대전에서 전사)가 각 원소에 원자번호를 부여하고 그 존재가 확실시 된 원소이다. 네오디뮴, 프로메튬, 사마륨의 원자번호는 각각 60, 61, 62이다. 오래동안 여러 과학자들이 찾았고 발견했다는 보고도 있었지만, 공식적으로는 1945년 오크리지 국립연구소(Oak Ridge National Laboratory)에서 우라늄의 핵분열의 붕괴생성물로 나온 것을 발견한 것으로 인정한다. 프로메튬이라는 이름은 그리스의 신화에서 인간에게 불을 가져다 준 거인족 신 프로메테우스로부터 온 것이다. 불이라는 것이 사람들에게 없어서는 안되는 존재이지만 또 모든 것을 순식간에 앗아갈 수 있는 것이라는 점에서 당시 개발하고 있던 핵무기와 원자력 발전에 대한 경고의 뜻으로 붙여진 것이다. 유로퓸-151의 알파붕괴에 대한 방사능 평형(radioactive equilibrium)으로부터 자연계에서 발견되는 프로메튬-147도 있으나 그 양이 매우 적고 대부분 원자력발전소의 사용후 연료로부터 분리한다. 프로메튬-147은 발광페인트에 사용되고 프로메튬-145는 원자 전지에 사용된다.