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核輻射,你想知道的這里都有!

為了讓大家不再談核色變,今天小編想給大家科普一下核輻射究竟為什么這么膩害,以及我們怎么正確的看待核輻射。

 

核能自從被人類開發以來呀,就走向了兩種不同的極端,一種是在新能源領域利用核能;將其放射性應用于基因改造、檢測和探測領域。

 

另外一種便是做具有威懾力的核武器。從1945年7月16日開始,美國的第一枚核彈爆炸后,在接下來的74年里,全世界有超過兩千次核爆。

 

1986年切爾諾貝利核泄漏事件和1945年長崎和廣島的核彈事件為代表,核輻射對生物造成的傷害是非常嚴重的。輕者造成傷者嘔吐,重者兩小時內生命凋亡,動植物還會因此致畸。

 

但是反過來,人類又利用元素的放射性完成糧食品種的改良、消滅癌細胞,成為惠民救人的利器。比如我們中學課本中提到的魯棉一號。

 

元素的放射性是一把雙刃劍,那么這把劍是通過什么樣的原理與生物相作用的,為什么它能夠對動植物造成傷害,這種傷害又怎么能夠防御呢?

 

核反應會產生什么?

 

我們現在利用核能大多都是利用的核裂變技術,因為相比核聚變它更容易控制。原子核在裂變時會產生各種微觀粒子和電磁輻射或能量,被稱作核輻射。這種輻射可以使物質中的電子被激發,即使該物質電離或激發,所以也稱這種輻射為電離輻射。這其中就包含了四種主要的輻射類型,α粒子、β粒子、γ射線和中子。其中α粒子即氦核,是由兩個帶正電的質子和兩個中性的中子組成。β粒子就是高能的正電子流或者負電子流。而γ射線是一種能量比較高的電磁波,有著很強的穿透性。除此之外,在核事故之后還會釋放放射性核素,這些核素就會成為新的放射源進一步傳播。

 

順帶提一下,我們平時生活中遇到的,如電磁爐、電話電磁波都是非電離輻射,這類輻射能量并不足以使電子激發。所以日常對人類是不會造成傷害的。

 

什么是核輻射生物效應

 

核輻射實際上就是一種能量的傳遞過程。當核輻射作用于動植物機體,傳遞的能量會對機體分子、細胞、組織和器官所造成的形態和功能方面的后果,這就是生物效應。

 

為了描述核輻射對生物體的影響。國際上把物質吸收核輻射的能量的量,即吸收劑量用單位戈瑞(Gray)來表示,符號為“Gy”。進一步,國際規定用劑量當量來表示吸收量對機體的損害程度,單位用“希沃特”,符號為“Sv”。實際上這兩者可以看作是等價的,都表示核輻射對機體的影響程度大小。一般對于人體用“Sv”單位,對于非人體用“Gy”單位。

 

核輻射對人體會有什么影響?

 

核輻射會以兩種方式對人類造成傷害。一種是在人體外直接輻射,相當于一把外置的機關槍向人體突突,我們稱之為外照輻射。另一種是,輻射源污染了空氣、食物和衣物等,通過呼吸、進食和與皮膚接觸進入到人體內部,在人體內突突,我們稱之為內照輻射。所以后者的危害較大。

 

至于核輻射對于人體的作用,就要從分子層面說起。核輻射作用于人體細胞中,直接作用會使DNA、RNA和蛋白質等生物大分子發生電離或激發。

 

另一方面,核輻射能夠使得細胞中的水發生電離或激發,從而發生如下反應:

 

其中生成的基團帶的那個小點可是非常危險的武器,表示自由基。它和H2O2 又會間接作用造成大分子結構的改變和活性喪失。總之輻射會損傷生物大分子,從而對細胞造成損傷或殺害。

 

 

人體對這些損傷細胞進行修復或者消滅的能力是有一定限度的,而這些輻照損傷超過一定限度(閾值),就最終會使人體出現一些病癥,比如白內障、生育力減退等,這種效應被稱為非隨機效應。同時這樣的傷害也會隨著輻照吸收量的增加而增加。

 

還有一類損傷,是不管輻射劑量到達多少都會存在,只是發生幾率有大有小,輻射劑量越大,發生的概率就越大。如癌癥等。

 

對于非人類物種來說,核輻射造成損傷的基本原理同上。對于動物常常會致其畸形甚至死亡,生態系統是一個復雜的系統,輻射效應的影響不只是生物個體,還會進而影響整個生態系統。

 

核生物效應的影響因素

 

那么,如果核事故發生,人們如何才能夠減少和避免核輻射對我們的損傷呢,要知道減少核核輻射生物效應的方法,人們就可以在核事故中采取正確的措施。這個時候就需要用知識來武裝我們了。

 

輻射生物效應的影響因素主要有兩方面,一方面是與輻射有關的因素其中與輻射有關的因素,包括射線種類和照射方式、照射劑量和照射劑量率、分次照射和間隔時間、照射部位和面積。如果我們依然把核輻射想象成機關槍,那么我們可以做如下的比喻。

 

射線種類包含我們之前提到的四種輻射方式,也就是機關槍的不同子彈類型,而照射方式就分為在體外射擊還是在體內射擊,即內輻照和外輻照。四種子彈他們的穿透能力不同,作用效果也不一樣。α粒子、β粒子、γ射線和中子的穿透能力依次升高。

 

α粒子電荷較高、移動較慢、射程較短,很容易被物質阻擋掉,外部射擊造成的傷害有限。但是當能夠發射α粒子的機關槍(核素)進入人體內時,對機體損傷遠大于其他類型的子彈。

 

β粒子、γ射線這兩種子彈,穿透性依次增強,能夠貫穿機體組織,能夠對人體組織的深部造成電離損傷,從外照射角度看,β粒子造成的損傷更大。

 

對于中子這種子彈,穿透性高而且能量可變,所以對人體的傷害取決于其自身的能量大小。如果只考慮外照輻射,輻射區搶險人員就可以穿上特制的防彈衣來抵擋子彈,也就是防護服。通常防護服就是用重金屬纖維等材質來抵擋或減弱核輻射的傷害。

 

另一方面是與機體有關的因素。首先是個體的敏感性,這點我們可以理解為,和我們之前提到的生物自我修復能力的大小有關。所以這個因素和年齡、性別和健康情況都有關。通常幼兒和老人比壯年為敏感,生病、身體條件不佳或較重的外傷等都可能使放射敏感性增強。

 

最后就是不同器官、組織和細胞的放射敏感性。一般來說,分裂旺盛的細胞對于放射性更敏感。在輻射區作戰時,消防指戰員需要將檢測器配戴在放射敏感性最強的部位。

 

如何防護?

 

外輻照的防護方法主要可以總結為以下幾點,減少照射時間,增加與輻射源的距離,進行屏蔽,禁止直接接觸輻射區物質。

 

談核色變?

 

所以我們還在談核色變嘛,只要合理利用核輻射他就沒有那么可怕。我們來看看核輻射正確打開方式。

 

圖 | 輻射育種 來源:中國醫學科學院放射醫學研究所官網

 


圖 | 輻射保藏 來源:中國醫學科學院放射醫學研究所官網

 


圖 | X射線機 & CT機 來源:中國醫學科學院放射醫學研究所官網


國家標準規定,每個人在其一生中每年全身照射的吸收量量限值應不高1mSv。但是這只是最低的限度,我們生活中的輻射對我們幾乎是不會造成任何影響的。

 

不知道大家還記不記得之前有辟謠過,香蕉里面有放射性物質并不會致病。一切拋棄劑量談傷害的行為都是不科學的。

 

(告訴你爸,真酒都有一定放射性,勾兌的假酒才沒有)

 

結語

目前我國的核輻射防護水平已躋身世界前列。正是一代一代人的努力,我們走出了一條和平為人民福祉的原子能道路。

 

參考文獻

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[2] 郭鷂, 陳景藻. 電磁輻射生物效應及其醫學應用[M]. 第四軍醫大學出版社, 2002.

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