分享到:
您当前的位置: 2019亚洲杯竞彩开单关吗 > 专题项目 > 疾病预防 > 核放射的防护
生活中的核辐射
发布日期: 2011-03-18 浏览次数: 撰稿人: 部所: 字体:

    地震引发了海啸,海啸引发了日本的核泄露,全世界都在关注。

    辐射会消失,不过要等很长时间。有的辐射,例如碘131,只持续几个星期。钚却令人色变,因为它的辐射能持续24 000年,而钾40-在血液和肉类(特别是香蕉)中发现的一种重要放射性原子-会持续10亿年!

    问题很复杂,但也不算太复杂。一个原子核只能爆炸一次,然后就消失了。那意味着任何包含放射性的东西最终都会失去放射性。随着原子的消耗,残余的可以爆炸的核的数量也在减少。放射性在消失,它随时间衰减。正因为这个,人们常称放射性爆炸为放射性衰变。

    放射性物质的半衰期是辐射降低到初始水平的一半所需要的时间。下面列举了一些有关决策问题的原子的半衰期:

    钋(Po)215:0.0018秒       锶(Sr)90:30年

    钋(Po)216:0.16秒         铯(Cs)137:30年

    铋(Bi)212:1小时          镭(Ra)226:1620年

    钠(Na)24:15小时          碳(C)14:5730年

    碘(I)131:8天             钚(Pu)239:24 000年

    磷(P)32:2周              氯(Cl)36:400 000年

    铁(Fe)59:1.5月           铀(U)235:7.1亿年

    钋(Po)210:3月            钾(K)40:13亿年

    钴(Co)60:5年             铀(U)238:45亿年

    氚(H3):12年

    碘131的半衰期是8天,但它的辐射会持续几个星期,这很容易理解,因为“半衰”不等于消失。经过半衰期8天后,辐射消失了一半。你可能以为经过两个半衰期,所有辐射都将消失,那是不对的。放射性是一种概率现象,残余的尚未衰变的核与原先的一样。即使它们开始第二个半衰期,在那个期间也可能只有50%的几率衰变。经过第二个半衰期后,初始原子的25%会消失。再经过一个半衰期,它们的一半也将消失,原子数量减小到原先的12.5%。因为只有12.5%的放射性原子留下来,辐射也降到原先水平的12.5%。然后是6.25%,如此下去。经过10个半衰期(80天)后,残余的量减小到千分之一,这是1/2自乘10次的结果。再经过10个半衰期(共20个半衰期),残余量就只有原先的百万分之一。

    这里的关键是,经过一个半衰期后,辐射的危险降低1/2,但它还能延续很多个半衰期。只要还有最后一个原子没爆炸,放射性就不可能完全消失。但减小10亿倍(经过30个半衰期)后,大多数辐射都不可能探测,通常也就没有危害了。

    让大家再回来看看碘。它之所以那么危险,部分原因是它衰变太快,在很短时间内向受害者发出很大的剂量。碘聚集在甲状腺,其辐射诱发甲状腺肿瘤。如果你害怕近距离暴露在碘的辐射下,可以多吃碘片(无放射性的碘)。你的甲状腺碘饱和了,有足够的无害碘供给,就不会再吸取更多的碘。所以要服用碘片,把放射性碘赶出你的甲状腺。你只需要坚持服用几个星期,因为大部分放射性碘都将在那段时间里衰变、消失。

    有人误以为碘片还能抵御来自核反应堆的废料。其实没用,因为核废料的放射性并不来自碘。如果废料堆几个月,那么所有放射性碘都已经衰变了。核废料的危险来自半衰期更长的原子。大家还是回到原先的问题。哪种半衰期的危险性最大,长的还是短的?结果发现,两者都不是。

长短半衰期的危险性比较

    在一次核事故中,最危险的物质通常不是半衰期很短或很长的,而是半衰期不长不短的。那是因为,半衰期短的原子很快就消失,而半衰期长的原子需要漫长时间衰变,每秒钟的衰变很少。例如,在核爆炸尘埃中,可能导致最大杀伤的物质是锶90,半衰期为30年。锶的危险在于,它的半衰期足够短(30年而不是1000年),在人的一生中可以发出大量辐射;同时又足够长(30年而不是8天),大家很难等着它完全自然消失。

    钋210半衰期为100天,曾被人选做谋杀的材料。为什么选它呢?杀手需要它在释放之前保持威力。假如半衰期为一个星期,他可能觉得太快。他又不想半衰期太长,那样的话,被害者也许不会很快因为大剂量死去。所以,谋杀者大概觉得100天的半衰期是最佳选择。

    核反应堆的钚239的半衰期为24 000年,在相同质量的情况下,这么长的半衰期不像锶90那么危险。然而,对核废料储藏特别是核反应堆来说,它是一道难题,因为衰变的时间太长了。

    氚(氢的放射性同位素)用来造手表的夜光管,半衰期为12年。这意味着12年后你的手表就只有现在的一半亮光。24年后,就要换新的了。我不担心手表的辐射,因为氚发出的电子没有足够的能量脱离表壳。大家不仅要看每秒发生的衰变数,还要看它们是否能进入身体并造成破坏。不过,要小心镭表,它们的伽玛射线很容易跑出表壳。

    现在考虑长半衰期的铀238:45亿年。大家相信所有铀都是在一次超新星爆炸中生成的,那次爆炸最终导致地球在45亿年前的形成。现在还剩下一半的铀,因为它正好是在一个半衰期前生成的。用于制造原子弹的铀235的半衰期要短一些,大约7亿年。如果它是同时生成的,那么已经过了6个半衰期,只剩原来的1/64。实际上,现存铀235的总量比那个值略低,说明它在生成时不如铀238丰富。

    人体内最大的辐射源之一是碳14,有时也称放射性碳(radiocarbon)。大家从食物摄取碳14,其半衰期为5730年。在一般人的体内,每分钟发生120 000次碳14核衰变。每次衰变发出贝塔射线(高能电子),损害周围的细胞。大家与这些体内放射性共存,它是每个生物的一部分。它是自然的,有机的,但和人为辐射一样有害。

    当人死了,不再吃食物,碳14衰变了就不会有更新。如果考古学家发现一块化石,测量其放射性是生物的一半,那么他就知道那个生物是在一个半衰期前死亡的-也就是5730年前。这种方法是考古学中测定年龄的基本方法。如果放射性只有自然水平的四分之一,那么化石就有2个半衰期那么老。碳14可以用来测10个半衰期左右的年龄-大约57 300年。

    在美国,饮用酒必须用水果、谷物或其他植物酿造,用石油做是非法的。任何通过植物原料发酵生产的酒都含有新的放射性碳14。相反,石油是3亿年前埋藏在地下的腐烂植物生成的。那意味着石油是50 000多个碳14半衰期之前就死亡了的生物形成的,因而不会包含可测的放射性碳14。这就为美国政府检验是否用石油造酒提供了一个简单的方法。美国酒精烟草火器与炸药管理局就检验酒精饮料里的碳14,如果存在预期水平的辐射,则饮料通过检验。如果酒精没有放射性,检验人员就知道它不是用谷物或水果造的,因而肯定不适合饮用。

    同样的原因,生物燃料-由棉花、蔗糖或其他农作物制造-也有放射性,而化石燃料没有。化石中的碳14的天然放射性早就消失了。生物燃料的放射性非常微弱,不会产生任何危害,但也提供了一个简易的方法,测试它是否真的是用农作物生产的。

环境放射性

    为了确定人体所能容许的辐射水平,大家需要知道寻常暴露的环境放射性。不仅你有放射性,你周围的世界也有。大家遭遇的多数辐射来自自然资源:岩石和土壤里的钾,空气中的放射性碳,自然状态下的铀和钍。放射性氡气从地球内部渗漏出来。另外,大家还遭遇很多来自太空的辐射-来自遥远的爆炸恒星(叫超新星)的宇宙线。一个人每年大概都暴露在0.2雷姆的这种辐射下,那比你从自己体内摄取的辐射剂量大得多。

    这一自然辐射剂量当然会诱发某些癌变。经过50年,你每年暴露的0.2雷姆将累积到10雷姆。根据线性效应假说,由这一辐射导致的预期癌变率为10/2500 = 0.04 = 0.4%。这比20%的观测值小得多,所以大家可以断言,自然癌变不是源于环境辐射。

X射线与微波

    X射线是大家熟悉的一种辐射。有人因为害怕辐射而拒绝给牙照X光,你可以问任何一个牙医看看。假如你同意照X光,卫生人员会给你戴上铅围裙,将X光机靠近你的头,离开房间。你会听到短暂的嗡嗡声,然后看见卫生人员回来。

    尽管看起来煞有介事,给牙照X光却令人惊讶地安全。这些过程会让某些病人感觉更舒坦,但也会吓坏另一些人。辐射剂量很小,小于1/1000雷姆,不如你在自然辐射下生活两天摄取的量。孕妇是不是应该避免这种X光呢?毕竟腹中的胎儿太脆弱了,照X光显然不是一件安全的事情。但铅毯可以保护胎儿。通过照X光获取的常识也许还能克服一系列牙问题,而它们在原则上会对未出生的胎儿产生更大的危害。

    X光其实是一种高能光子,其携带的能量比普通光高25 000倍。X光可以轻易穿透水和碳,就像可见光穿过玻璃一样,但它们会很快被重元素(如钙和铅)等阻挡。X光照片其实就是牙或骨头投射在胶片上的影像图。钙缺失的地方(例如牙溃烂或骨折的地方)允许更多X光通过,因而使胶片暗淡。在牙医的毯子里有一层厚厚的铅,可以保护你的身体(就像铅板抵挡超人的X光视线的透视)。

    很多人还担心手机的微波辐射。微波与X射线不同,X射线是高能的光子,而微波是能量极低的光子。它们以热量的形式存储能量,那也是它们在微波炉的作用。它们不会粉碎体内的DNA分子(除非它们真的燃烧并把物质烧焦),因而不会像X光和其他高能辐射(甚至阳光)那样引发癌变风险。主要危险在于热。人们对微波的恐惧,无疑主要来自它们与其他更危险形式的辐射(如伽玛辐射)享有共同的名字。有些人将这种恐惧转移到手机辐射,根源不在物理学,而在语言学。

(摘编自《科学网》http://www.sciencenet.cn/)

(2019亚洲杯竞彩开单关吗 消毒与病媒生物预防控制所 吴军 摘编)

相关信息 TOP 关闭窗口
XML 地图 | Sitemap 地图