放射性——杀人不见血 放射性——杀人不流血& nbsp& nbsp& nbsp1999年9月30日，在人们对前苏联切尔诺贝利核电站事故的噩梦记忆还未褪去的时候，日本茨城县小笠村的JCO核材料加工厂发生了严重的核事故。 这起事故导致数十人受到不同程度的核辐射，周边农作物受到核辐射污染，被认为是日本原子能技术史上最严重的事故。 关于事故原因，JCO解释说，工作人员改变了操作程序，将溶解罐中的核物质溶液直接倒入装有不锈钢容器的沉降罐中，而没有经过储存塔，导致沉降罐中过量的核物质“发生核裂变”。 直接肇事者是受核辐射伤害最大的工人。 根据警方的讯问，这家工厂的一些工人甚至不知道一些常见的核术语。 不久后，韩国庆尚北道庆州附近的月城核电站3号机组于10月4日晚发生核事故，22名工作人员受到轻度核辐射。 4日晚，核电站3号机组在进行冷却水泵维修时，约45升重水突然泄漏，导致正在工作的22名工人受到微弱核辐射。 据韩国电力公司测量，这些工人受核辐射影响并不严重，除3人外，其余19名工人已恢复正常工作。 泄漏的4 5升重水已经全部回收。 幸运的是，核物质没有泄漏到电站外部，不会对周围环境造成影响。 目前，正在组织原子能安全研究所的专家调查事故原因。 接连发生的核泄漏事故再次引起了人们的恐慌，也再次唤起了人们对战争和核武器的可怕记忆。人人谈“核”色变。 那么，核辐射为什么这么厉害？这需要从放射性的发现说起。 & nbsp& nbsp& nbsp放射性发现物质是由原子组成的，一个原子是由一个原子核和围绕原子核的一组电子组成的，而原子核是由质子和中子组成的。 然而，同一种元素的原子在原子核中可以有不同数量的中子。比如一个氦的原子核里有一个中子，而另一个氦有两个中子。 这两种不同形式的氦是氦的同位素。 有些原子核可以自然地变成其他原子核。这种性质叫做放射性。 这种自然变化被称为放射性衰变。 具有这种变化或其他变化的核素称为放射性核素，或放射性同位素。 在这种变化中，原子核以粒子或伽马射线的形式释放能量，这与X射线非常相似。 从这些来源释放的能量被称为辐射，它可以用来做许多有益的事情，如发电，杀死癌细胞，杀死食物中的细菌等。 但是，放射性也是一把双刃剑，如果使用不当，危害相当大。 法国科学家贝克勒尔是放射性的发现者，他的发现开启了现代核物理的发展。 他是19-20世纪之交法国最杰出的物理学家。 因为贝克勒尔发现了放射性，居里夫妇获得了1903年的诺贝尔物理学奖。 贝克勒尔出生在巴黎的一个科学家庭。 他的父亲和祖父都是物理学家。 从他的祖父到他的儿子，四代人都是国家自然历史博物馆的应用物理学教授。 贝克勒尔出生于1852年12月15日。自1872年以来，他一直在巴黎理工学校接受科学教育。 1874年毕业后，他在公路桥梁学院学习工程学。 1894年被任命为公路桥部总工程师。 自1895年以来，他一直是巴黎理工学院的物理学教授。 贝克勒尔早年研究了磁场引起的平面偏振光的旋转，之后他又研究了红外辐射，尤其是仔细观察了不同磷光晶体被红外激发后的光谱。 1897年，他成为科学院院士。 贝克勒尔发现放射性时，有一个有趣的故事。 1895年底，伦琴发现X射线是从阴极射线管中的荧光点发出的，这启发了贝克勒尔想到其他物质在荧光或磷光中的作用，也许这种光也可以发出。 为了验证他的想法，贝克勒尔用黑纸将摄影胶片包裹起来以阻隔光线，然后在包裹好的胶片上放一个含有磷光的晶体(恰好含有一些铀)，然后将晶体和胶片放在阳光下，使晶体发出磷光。 他认为，如果磷光晶体发出穿透性的射线，它就会穿透黑纸，使照片曝光。 结果，图片真的显示了水晶的形象。 这个结果让贝克勒尔认为自己的假设得到了证实。 然而，在那之后不久，当贝克勒尔想再次进行类似的实验时，由于当天阴天，他不得不将包好的薄膜和晶体放在一个黑暗的抽屉里。 由于这种晶体的磷光在离开太阳光后持续时间不到1/100秒，贝克勒尔不认为这种晶体能发出穿透性的辐射，影响底片。 因此，当贝克勒尔想要再次进行实验时，使用了新的胶片，以避免胶片可能已经曝光而影响实验的正确性。 在冲洗新胶片时，贝克勒尔心血来潮一起冲洗了旧胶片，却意外地发现旧胶片上清晰地显示着水晶图像。 这种晶体实际上在黑暗中会发出穿透性的射线，所以可以看出这种辐射并不像之前假设的那样与晶体磷光有关。 因此，贝克勒尔修改了他的意见，假设这种穿透辐射来自晶体中的铀，即使它没有受到太阳光紫外线的影响，也能继续发出穿透辐射。 贝克勒尔进一步证明了他的假设，并指出铀在发出可见辐射的同时，也会发出与X射线非常相似的东西。 1896年，贝克勒尔发表了7篇关于他发现的辐射的论文，这就是后来居里夫人变得有放射性的现象。 贝克勒尔的发现一度不为人知。直到1898年，放射性的研究对象扩大到另一种已知元素钍，并发现了新的放射性物质:钋和镭，贝克勒尔发现的放射性才引起人们的注意。 贝克勒尔的另一个主要成就是发现了辐射的生理效应。 在他之前，其他科学家可能已经注意到了这一点，但在1901年，他报道了他的内衣口袋里有居里夫妇提取的放射性样本的消息，引起了医生们对这一课题的研究。 【下一篇】贝克勒尔放射性铀的发现引起了居里夫妇的注意。经过研究，他们决定寻找与铀具有相同性质的其他物质。 1898年，他们宣布发现了钋(这是居里夫人的祖国波兰的名字)和镭。 同年，居里夫人在研究钍时，首次使用了“放射性”这个术语 皮埃尔·居里通过测量磁场对激光射线的作用，证实了有三种不同的射线，卢瑟福后来称之为α、β和γ射线。 皮埃尔很快应用量热法研究辐射，并发现了镭的生理效应。 因为发现了放射性，居里和贝克勒尔分享了1903年的诺贝尔物理学奖。 1910年，居里夫人发表了一篇关于放射性的重要论文，并制备了金属态的纯镭。 在第一次世界大战期间，居里夫人使用X射线诊断和治疗伤员。 1922年，居里夫人被选为医学研究协会的成员。此后，她致力于化学和放射性物质在医学上的应用研究。 & nbsp& nbsp& nbsp放射性的应用放射性物质的使用是人类把一种潜在的有害物质变成对人类有益的最好例子。 放射性物质广泛应用于工业、农业、生物、医学、科学分析等领域。 在癌症的治疗中，辐射经常被用来破坏恶性细胞。 在治疗过程中，钴-60伽马射线的大剂量辐射将应用于身体的特殊部位。 这项研究侧重于使用介子和中子进行放射治疗，因为这些粒子可以在靶区产生更集中的剂量。 另一种放射治疗技术是将包含放射源的细针插入受影响区域，该放射源发射短程辐射粒子。这项技术可以减少对周围正常细胞的辐射剂量。 使用放射性核素进行放射性同位素示踪研究也很常见。 因为即使是很小的剂量也很容易被检测出来，只要在样本中加入一点放射性物质就有了标记。此时，可以使用灵敏的辐射探测器来跟踪所研究系统中样品的运动。 一些长寿命的放射性核素可以用来测定样品的年代。 该方法是测量样品中放射性核素的量，有时需要测量另一种相关核素的量。 比如，通过测量之前样本中碳-14的含量，可以确定样本的年代为25000年前左右；测量氩-40与钾-40的比率可以确定样本的年龄约为10亿年。 伽马射线在保存某些东西方面可以发挥很大的作用。 将食物暴露在极端剂量的伽马射线下可以杀死所有细菌。 此外，用这种方法灭菌的食品可以不冷藏保存很长时间。 食物中的细菌也可以用很小的辐射剂量杀死。这种方法可以在一定程度上减少细菌，从而大大延长食品在适当冷藏条件下的保质期。 用辐射处理食物的一个主要优点是，食物的气味、味道、外观和质地不会有太大的变化，而化学处理、脱水或冷冻则不会这样。 食物之所以能被辐射保存，是因为以伽马射线为辐射源，食物本身不会变得有放射性。 此外，辐射还可以用来保护储存的谷物，也就是说，它可以杀死谷物中的昆虫及其卵。 食品保存技术也可以扩展到医疗灭菌和害虫控制。 钴-60 γ辐照是一种简便的医院用品消毒方法。 辐射流产还可以大大减少果蝇、采采蝇、疟蚊等昆虫的数量。 辐射也可以用来测量厚度。 例如，伽马射线被用来测量由塑料、金属和其他材料制成的薄板的厚度。 密度也常用放射性同位素法测量，尤其是液体与气体混合时，如水管中混合的蒸汽。 这是因为伽马射线穿过密度较小的蒸汽比穿过水更容易，所以蒸汽与水的比例可以通过穿过水管的辐射量来衡量。 大家最熟悉的就是利用辐射进行射线照相，尤其是X射线是一项成熟的技术。 x射线摄影常用于医学诊断。 工业上也经常使用x射线照相技术，检查管道焊接或飞机机翼是否有裂纹或缺陷。 放射性同位素衰变释放的能量已被用于小型专用发电厂发电。 释放出来的α或β粒子以热的形式交出自己的能量，两种金属在不同温度下电磁性质的差异可以将热能转化为电能。 最常用的放射性核素之一是钋-238，这是一种强大的阿尔法放射性核能，每公斤可产生560瓦的热能。 & nbsp& nbsp& nbsp众所周知，地球上的生物总是受到天然放射性和宇宙射线的照射。然而，实验室产生的X射线和地壳中的微量放射性物质，如镭，也增加了对人类生命的威胁。 虽然辐射可以为人类做一些有益的事情，例如杀死癌细胞，但大剂量的辐射会对人体造成伤害，使人生病或死亡。 与其他动物相比，哺乳动物对放射性更敏感。 一些早期的辐射研究人员，如居里夫人和她的女儿，都因过量辐射而死于白血病。 尽管如此，人体对低于最大允许辐射剂量的辐射还是有一定的抵抗力的。 以常用的核材料铀和钚为例。他们有大约200种令人头痛的放射性裂变产物。 由于辐射的能量和性质不同，这些裂变碎片对人体有不同程度的危害。 其中钚多为人工合成的有毒元素。钚的原子核释放出肉眼无法察觉的射线，可以穿透并伤害人体细胞，引发放射性疾病和癌症，同时也对自然环境造成巨大破坏。它的半衰期超过数万年，即使是低放射性核废料也需要500到600年才能衰变。 【下一篇】自从爱因斯坦提出了质能方程E = mc2，为人类指出了一条获取能量的新途径之后，核能就一直在天使和魔鬼之间不停地转换着角色。 一方面，核能被称为“最清洁”的能源；另一方面，核事故会让人觉得背后真的很冷。 但是，我们不能不分青红皂白地谴责核问题。 据统计，民用核能造成的危害小于化石能源。 长期后果方面，认为切尔诺贝利核电站核泄漏可能在未来50年内造成3500人癌症死亡；相比之下，放射性透视导致的癌症患者有5000人，天然辐射(如氡气)导致的癌症患者有6000至7000人。 相反，最近的病理学研究表明，核电站附近的白血病患者数量并没有明显增加。 但由于核辐射对人类的长期危害，我们必须加强对它的警惕。 其实很多核事故都应该归咎于人类自身操作不当。 让我们回顾一下切尔诺贝利核事故。 1986年4月26日，前苏联乌克兰切尔诺贝利核电站发生爆炸。 这是继美国三里岛核电事故之后，又一起震惊世界的大事故。 事故发生在4号机组停堆期间。反应堆的能量突然增加，蒸汽的大量产生和随后的反应导致了氢气的形成和爆炸，引发了火灾，摧毁了反应堆。 在这次事故中，31人死亡，200多人受到严重的放射性辐射。 两三年后，核电站周边地区的癌症患者、儿童甲状腺患者和畸形牲畜数量急剧增加。 成年癌症患者增加了一倍，包括皮肤癌、舌癌和口腔癌。 起初，双胞胎数量有所增加。 前苏联人民向切尔诺贝利捐赠了5.4亿卢布。 两年来，约26万人参加了事故处理，为事故中的4号反应堆建造了避难所(石棺)，清理了600个村庄的污染物，清理了2100万平方米的污染设备，掩埋了50万立方米的“脏土”，恢复了3台发电机组的生产，为疏散的居民建造了2.1万间房屋和1.5万间房屋，初步为核电站工作人员完成。 此外，为了防止附近的普里皮亚季河受到核电站的污染，还修建了一条长2公里、地下深30米的大坝将核电站与河流隔开，以防止污染元素通过地下渗透层进入河流。 前苏联在总结核电站爆炸原因时指出，事故的主要原因是有关人员的疏忽和严重违反技术法规。 事故发生在核电站工作人员进行实验的时候。 这个实验的内容是当涡轮发电机关闭时，如何利用由于惯性旋转而新产生的电能。 在这个过程中，发生了一系列严重违反操作规程的行为:首先，按照规定，反应堆的反应区至少应有15根控制棒，但事故发生时只有8根控制棒。 第二，反应堆产生的蒸汽供给两个涡轮机。 当涡轮机关闭时，自动保护系统将立即关闭反应堆。 但核电站人员在实验前切断了自动保护系统。 这样，当涡轮机关闭，开始实验时，反应堆仍在工作。 3.同时，蒸汽分离器的安全联锁系统被关闭。 这种做法就像飞机即将着陆时，飞行员不放下机轮。 违反工艺规定的后果是:电站人员利用涡轮发动机惯性转动产生的电能启动水泵，水泵送来的水经过装有含铀的1700燃料管的核反应堆，水泵产生的热量被带走；当涡轮关闭时，转速下降，水泵输送的水也减少，管道中的水开始沸腾，产生蒸汽。 几倍气泡的增加使反应堆的功率急剧上升，燃料棒的温度上升，水全部变成蒸汽，导致功率超限，反应区压力骤然上升，导致爆炸。 爆炸摧毁了反应堆，导致反应堆中3%(约5吨)的铀燃料(180吨二氧化铀)被释放到大气中，其放射性相当于5000万居里。 爆炸威力相当于几吨TNT。 据统计，目前仍有约400万人生活在核污染地区。 事故发生后的第一年，14.4万公顷土地无法耕种，49.2万公顷林区无法经营，许多工农业企业停工。 1986年春秋两季，11.6万人被迫搬离危险区，30人死于严重核辐射。 从1986年到1989年，核事故造成的直接损失和处理善后的费用达92亿卢布，间接损失难以统计。 1991年10月11日，切尔诺贝利核电站2号机组因开关故障起火。 11月1日，当地时间13时29分，切尔诺贝利核电站再次发生火灾事故，正在维修的1号机组机房电缆突然起火。 但是，电站及其周边地区的核辐射量并没有发生变化。 这是该电站在不到一个月的时间里发生的第二起事故。 1996年12月27日，乌克兰国家核电委员会宣布，根据乌克兰与七国领导人达成的协议，切尔诺贝利核电站自2000年起停止使用。 这次日本的核事故也是由于人造工人缺乏相关知识和违反操作规程造成的。因此，只要人们保持警惕，正确有效地利用核能，核能就会屈服于人类，为人类社会的发展做出贡献。 相比之下，中国的大亚湾核电站，其严格的运行规定，给人更多的安全感。 核电站主要由核反应堆和发电机组组成，通常称为核岛和常规岛。 不像火力发电厂，没有高大的烟囱，没有核电站滚滚的烟尘，没有一片繁忙的景象。两座90万千瓦的大型电厂，员工只有1000人。 进入厂区要经过严格检查；磁卡，显示密码，只有在所有检查无误后，才能通过。 工厂里的一切都井然有序。 进入常规岛后，我们登上13米高的工作平台，两台90万千瓦的发电机组映入眼帘。 和火力发电厂一样，核电站也是利用蒸汽发电——在常规岛和核岛的交界处，我们可以看到三条巨大的蒸汽管道。 不同的是，核电站以铀为燃料，加热水产生蒸汽，然后驱动发电机组。 随着污染的日益严重和石油、煤炭的短缺，核能作为一种清洁能源开始显示出不可替代的优势。 大亚湾一号核电站每年使用的原料，只需要两辆卡车就可以运走。 【下一篇】核岛是可能受到辐射影响的工作区域。 这个地区的安全检查比较严格。 在大亚湾核电站，有1000多条操作规程，7000多条维修规定，工人上班必须严格执行。 进机房前，我身上只留了一条短裤，然后换了一件白色的连体衣。 每个进入核岛的人都要接受辐射剂量监测。 每个人都带一个电子辐射计——上面的数字显示为0。 在工作区，核辐射的任何变化都会显示在电子测量器上。 核燃料银行，一池清水，清澈见底。这种水中加入了硼，因为硼可以吸收中子。 一箱核材料静静地放在水底。 这个游泳池有12米深。 这些核材料，只要“见底”，一分钟就能致人于死地。 水池里清水不断，因为核物质还在放热，需要及时冷却。 每次换料，大约要更换5 0个燃料组件，但核材料是在水中更换的，不会对人体造成伤害。 大亚湾核电站为压水堆，核岛增设了90cm厚的预应力安全壳和6mm钢板内衬，可以保证任何放射性泄漏。 根据运行规程，如果两个安全相关部件出现故障，反应堆应停堆。 离开核岛，还是要进行各种检查，包括核辐射检测。 & nbsp& nbsp& nbsp前景放射性材料已广泛应用于许多设备，包括烟雾探测器。 此外，一些复印机还使用放射性物质条来消除纸张之间的静电。 现在，科学家们仍在积极探索在更深更广的领域加强放射性的利用。 研究人员期望使用核能为微型设备提供动力，这是目前正在开发的项目之一。 世界各地的研究人员正在开发宽度小于人类头发宽度的微型设备，可用于从生化传感器到医疗植入物的各种应用。 但是这方面有一个障碍。 目前还没有人能想出一种能和这么小的微型机械装置相匹配的能源。 因为，为了实现这些设备的所有潜在应用，需要有这样一种能源，既能提供强大的功率，又足够小，可以安装在同一个芯片上。 现在，科学家们已经开始了一项利用核能提供能源的项目。这些微型装置的能量不是由旋转的涡轮机产生的，而是利用微量的放射性物质产生的。最适合这项技术的元素是居里夫妇在1898年发现的钋。 然而，如果核电要成为未来微型机器的能源，这项技术必须降低到微观水平。 用放射性物质发电有两种方法。 放射性物质衰变时，热量可以使一些物质放出电子，从而形成电能。 但更直接的方法是，当放射性同位素衰变时，它会释放出带电粒子，这样你就可以直接捕获这些带电粒子，利用它们来发电。 相对于这些设备的规模，这些粒子产生的电压非常高。 事实上，世界上有几十个实验室一直在开发称为MEMS的微机电设备，这是高科技领域的关键课题之一。 这项技术最直接的应用大概就是开发各种微型传感器。 一个合适的能源可以通过无线通信连接数百个微型传感器，这在军事上是一个潜在的应用。 这种传感器太小，肉眼看不到，可以检测恶劣环境中化学物质的存在。 这些传感器也可用于检测工厂中微量的有害化学物质和气体。 一个有趣的前景是，我们可以把这些传感器做得很小，混入重型机械使用的润滑油中，从而检测出机械何时需要维护。 最大的影响可能是将这些传感器系统结合到日常系统中，从而使日常系统更加可靠、安全和智能。 人们已经对这项技术的原理了如指掌。 现在科学家面临的挑战是将这项技术的规模缩小到一个非常小的水平，这个水平比其他任何人都能做到的都要小得多。
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