Перебор вариантов был бы не очень длинным тут. Разделим кучу пополам и проверим одну часть. Если нерадиоактивна, значит, оба шара в другой, иначе проверим вторую и узнаем, два ли шара в первой, или в каждой по одному, и так далее в том же духе, деля кучи...

Главное не забывать предполагать не только что-нибудь, но и обратное ему что-нибудь