天然放射性元素是从天然产物中发现的具有放射性的元素，主要包括钋、氡、钫、镭、锕、钍、镤和铀等。1896年法国物理学家A.H.贝可勒尔发现铀的放射性现象，M.居里和P.居里于1898年从沥青铀矿中分离出钋和镭，A.-L.德比埃尔内于1899年发现锕 。这些元素组成铀系（母核铀-238，半衰期44.7亿年）、钍系（母核钍-232，半衰期141亿年）和锕系（母核铀-235，半衰期7.04亿年）三大衰变系，独立存在的天然放射性核素包括钾-40（半衰期12.48亿年）等 。
铀-238经中子辐照生成钚-239，钍-232转化为铀-233后均可作为核燃料使用。钋-210-铍中子源和镭-226-铍中子源在工业中具有重要用途，镭管可用于癌症放射治疗 。钍可制成特殊焊条、高温陶瓷材料及钨丝灯灯丝，与稀土元素常形成共生矿 。海洋研究中利用14C测定海水年龄及沉积物年代 。铀、钍在工业生产中需进行辐射防护与综合回收 。
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