天然放射性核素，大多数是由三个长寿的起始核素开始，经不断的衰变，直到最后一代成为稳定的同位素为止。这样，它们都是由一代母体，连同相继衰变的各代子体，构成一个放射性系列。三种天然放射性系列分别以各自的第一代母体命名，称为铀系、钍系、和锕(铀)系。这三个放射性系列的共同特点是：

（1）起始母体的半衰期都在108a 以上，因此这三个系列至今还能存在于自然界中。

（2）每个系各有一代原子序数为86 的气态子体，称为射气。它们分别是铀系的氡、钍系的钍射气(Th)、锕铀系的锕射气(An)。后两种也都是氡的同位素，氡是镭的α衰变产物。

（3）各系的稳定核素都是铅(Pb)的同位素，铀系为206Pb，锕系为207Pb，钍系为208Pb。

（4）每个系列核素的质量数变化有相似的规律性，这启发人们发现了人工放射性镎系。由于它的半衰期仅为2.14×106年比地球年龄45亿年小很多，所以自然界已不存在。

除了上述三个天然放射性系列外，还有若干不成系列的天然放射性核素，如钾、铷、镧、钐等等。其中只占自然界中钾总量0.012%的

值得重视，它能放出β射线和高能γ射线，是寻找钾盐矿床的重要标志。

在放射性系列中，除起始母体外，任一代子体在其衰变过程中只要与母体共存，都能不断得到补充。若以λ1和λ2分别代表母、子体两代核素的衰变常数，以N1和N2分别代表它们在任意时刻t时的原子数。则λ1N1既是母体的衰变率，同时又是子体的生成率，而λ2N2则是子体的衰变率。这样，对于子体在时刻t的变化率有

设t=0时母体的原子数为N01，而子体原子数N02=0时，可以由上式解出任意时刻t时，子体的原子数，上式即为两代放射性元素相继衰变时子体的积累公式。

当λ1≪λ2时，(6-4)式简化为(6-5)式表示子体核素的积累情况，从(6-5)式可知，衰变子体的原子数，随时间的增长其积累速度逐渐变慢，最后达到饱和值而不再增加。当t→∞时，从(6-5)式得出，母体和子体的衰变率相等，即λ1N1=λ2N2 (6-6)

这时，子体的原子数保持不变，母、子核素间在数量上有一定的比例，两代核素达到了放射性平衡状态。

从理论上看，两代核素达到平衡所需的时间是t→∞。但实际上，只要经过子体半衰期10倍的时间，就可以认为达到了放射性平衡，其误差为0.1%。自然界中，钍系一般都处于平衡状态，这是因为钍系中半衰期长的子体，其半衰期为5.75a，因此经过57.5 a钍系即可达到平衡。铀系则不然，达到放射性平衡所需的时间以百万年计。因此，铀 镭平衡一旦破坏，就不容易恢复，使铀系则常处于不平衡状态。然而，铀系即铀-镭间的放射性平衡问题对找铀矿有重要意义，为此我们引入铀-镭平衡系数C。

当C=1时，表示铀、镭处于平衡状态，当C＞1时，表示平衡偏向镭，即镭的存留数量多于平衡时镭的数量；当C＜1时，表示平衡偏向铀，即铀的存留数量多于平衡时铀的数量。