一口氣搞懂核輻射

鍾銘聊科學

1945年8月6日,美國在日本的長崎和廣島上空投了兩枚原子彈,造成了20萬人喪生,也直接終結第二次世界大戰。

1986年4月26日,由於操作人員失誤,也有的說是操作人員失誤加上設計缺陷,導致切爾諾貝爾核電站的4號反應堆,發生爆炸。這次核事故所釋放的放射性物質,相當於投放在廣島和長崎的兩枚原子彈,所產生污染物總和的400倍以上。

蘇聯為了應對切爾諾貝爾核事故付出了極其慘痛的代價,超過336,000名的居民被迫撤離。據俄羅斯政府估計,

大概有300,000到600,000的清理人,在災變後的兩年內,進入距離反應堆30公里的範圍內清除輻射污染物。

造成了大規模的人員傷亡。那為什麼看不見摸不着的核輻射會造成如此大的傷害呢?

核輻射到底是什麼?

這要從原子說起,話說世界上所有的東西都是由原子構成的。原子又是由原子核和電子構成的。原子核裡面有質子,是帶正電的,還有中子是不帶電的。而原子核外面則有電子,是帶負電的,飄忽不定,但總是隨機出現在原子核周圍。

不同元素的原子,有不同數量的質子電子數量。隨着順位越高,質子的數量就越多,可是他們可都是帶正電的,同性相斥,互相看不慣對方,主要把對方懟出去。不過因為由強相互作用力的存在,把它們綁得老老實實的,不讓亂跑。

但質子和電子如果太多,強力也奈何不了,就很容易出事。所謂的輻射,說白了就是原子裡面的東西太多,一不小心吐了出來。那具體會吐出什麼呢?

我們來一款一款說:

α、β、γ

原子核裡的質子和中子數少一點還好,多了就很不穩定。畢竟隊伍大了就不好帶,人心容易散,這時候就有可能會崩出:兩個質子和兩個中子。這就是α射線。

有的時候中子會發生衰變,變成一個質子和一個電子,這個衰變的電子就會被射出去,這就是β射線,說白了就是一束電子流。

每次原子吐出α射線或者β射線時,原子核內部就會出現人心騷動,很不穩定。這種不穩定的狀態,就叫做高能態。為了冷靜下來,會釋放出一坨能量,這就是γ射線。

γ射線通常和α射線、β射線一起產生的。

α射線一張紙就能擋住,β射線一塊鋁板才能擋住,而γ射線需要一堵水泥牆才能擋住。

放射性元素

如果原子裡的質子和中子數越多,其實能吐的也就越多。如果被α射線或者β射線照到,那就玩大了,因為它們能衝進人體內部破壞細胞。

這個過程大概是這樣的,我們都知道人是細胞構成的,細胞又是原子構成的。原子如果碰到了輻射,就會發生電離。也就是勾走正常細胞原子裡的電子。失去了電子的細胞是不完整的,它有可能直接掛掉,造成人體疾病,也可能因為思念電子心切,喪失理智,然後發生一系列化學反應,跟奇怪的東西結合,這就叫做內照射。

如果這些爛事,發生在了細胞里的DNA上,要知道DNA可是人體的設計圖,人怎麼生長怎麼繁衍全靠它指揮。所以一旦它的原子被破壞了,就有可能導致癌變,變異,遺傳變異……

這種能夠造成電離而破壞細胞的輻射,就叫做電離輻射。

一般都是粒子和高能電磁波組成的輻射造成的。常見的電離輻射有:吸煙,坐飛機,CT,核輻射。

除了電離輻射,其實還有非電離輻射。也就是由能量較低的電磁波組成的,比如:一部分的陽光,手機,火鍋,電腦。

所以,電離輻射的破壞力遠遠大於非電離輻射。我們其實可以給它們排個序。

無論是電離輻射還是非電離輻射,它們對於人體的傷害到底有多大呢?

脫離劑量談毒性都是耍流氓

俗話說得好,凡事都要有個度,脫離劑量談毒性都是耍流氓。

關於安全規範這種事情,其實聽朋友的,不如聽專家的,聽專家的不如專業機構的。畢竟一兩個專家也可能因為自身的利益出來糊弄人。

關於電離輻射,國際上有個專業的組織叫做::國際放射防護委員會。簡稱:ICRP

這個機構就是研究電離輻射的,並且制定出了一系列的安全規範。每個國家制定自己的安全規範時都會參考它。不過這個規則對於一般人來說實在太複雜了。為了方便,我們只需要記住一條:單次照射不能超過100毫西弗。

這裡的西弗只是一個單位。不過西弗是一個很大的單位,我們一般都用毫西弗(msv),1000毫西弗(msv)=1西弗(sv)。HBO新出的美劇當中用到的是倫琴,1倫琴=10毫西弗(msv)。

不過這裡多說一句,倫琴指的是暴露在空氣的輻射量,而毫西弗指的是人體組織吸收的輻射量,還是有點不一樣的。那各種電離輻射都是多大呢?科學家其實已經幫我們測量過了:

飛機:0.006毫西弗/小時
吸煙:每天20根,1毫西弗/年
胸部X光:0.2毫西弗/次
頭部CT:2毫西弗/次
胸部CT:8毫西弗/次
腹部CT:10毫西弗/次
PED-CT:30毫西弗/次

啥也不幹,也會受到電離輻射,全球各地平均2.4毫西弗/年,這被稱為自然輻射。這主要來自於宇宙射線,空氣中的氡氣,食物等。

這裡還是要強調一下,

單次100毫西弗,會提高4.8%患癌幾率。

單次低於100毫西弗,不會出現可觀測的臨床癥狀。

單次4000毫西弗以上,會直接死亡。

這裡指的都是單次照射,而不是累加的。

原子彈以及核泄漏之所以會造成極如此大的殺傷,就在於輻射劑量比100毫西弗(msv)高了幾萬倍,對人體完全就是秒殺級別的。

比如:日本東海村核臨界事故的現場工作人員因為核污染,細胞裡的染色體被輻射都打散了。

最後,ICRP還給我們一個建議:

電離輻射能少則少,除了自然輻射和看病拍片之外,一年電離輻射的總劑量最好不要超過1毫西弗(msv)。

手機輻射

除了電離輻射之外,其實還有非電離輻射,那非電離輻射會造什麼問題呢?

關於非電離輻射,你應該會比較關心手機的輻射。但實際上,太陽光的輻射都要比手機大千百倍。但是因為擔心手機輻射的人實在太多,科學家還是耐心下好好研究手機的輻射。他們目前得出的結果就是,手機輻射的主要影響就是:熱。

說白了,就是有危害也就是屬於燙傷的那種危害。因此,只要控制好功率就可以了。

國際上專業研究非電離輻射的有兩個比較權威的機構:國際非電離輻射防護委員會(ICNIRP) & 美國電氣與電子工程師協會(IEEE)。

他們提出了一個「比吸收率」的概念。大意是:

每千克人體組織吸收電磁波的功率值。

他們發現:

只要把手機的峰值功率控制在2瓦/千克以下,就沒有可觀測的臨床癥狀。

同樣的,每個國家在制定安全規範時,也會參考。並且每款正規上市的手機都要先檢測一遍,合格的才能拿到:進網許可。

我們剛買手機的時候,應該都能看到它。至於每款手機具體的「比吸收率」多大,可以到專業的網站上去查。

可能你會問:為什麼用手機時間長了會很燙?

其實手機發燙並不是輻射導致的,而是芯片。芯片在高功率工作下會產生大量的熱,這其實和我們用電腦用久了,電腦特別熱是一樣的。

一些專業的機構有過專門的統計數據,他們測算下來,如果手機一直處於最大功率在工作。那輻射造成的影響是:人的體溫最多升高0.2℃。還趕不上環境溫度的變化。■

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.