為什麼製造原子彈時工人可以直接接觸鈾球,難道輻射不強嗎?

2020-12-05 雛菊西瓜Peterpan

沒有發生裂變前的鈾-235根本就沒有什麼太大的輻射,正常情況下帶個橡膠手套就能有效的屏蔽,這跟鈾-235本身的特性有關。至於為什麼原子彈輻射強,那是因為裂變過程以及之後產生的副產物具有很強的放射性,但那炸了之後才會發生的事情。

目前普遍存在一種談核色變的現象,覺得跟鈾、鈽這類元素沾邊的就會很恐怖,甚至看一眼就會沒命。我們來看下面這張圖,其實輻射有很多種,包括α、β、X、γ、中子等等。這裡面幾種射線穿透能力是由弱到強的,其中最弱的α射線正常情況下一張紙就能阻擋。最強的中子射線可以穿透鐵板、鉛板等,對人體傷害也是最為強烈,以現在的醫學水平被中子射線照射幾乎沒有生存的可能性,即便受到微弱劑量照射倖存也會產生許多後遺症。

其實鈾本身的放射性並不強,它的主要輻射形式是α射線,伴隨極微量的β射線。所以,通常只要人體皮膚完整就已經可以足夠抵擋住低富集度鈾本身的輻射,就像下圖這樣的用手直接接觸。當然,對於高富集度的鈾或者長期在鈾環境中工作的人還是要帶著橡膠手套的,一方面是更有效的抵擋輻射,另一方面鈾也是重金屬,長期接觸也是有一定的毒性的。

下面這兩張圖分別是接觸黃餅(純淨鈾氧化物)和官方曝光的鈾工廠,可以看到都沒有進行重型防輻射防護。

事實上,不管是天然鈾礦石礦物和普通鈾金屬都沒有不可怕,除了只進行低穿透力的α射線之外,鈾的半衰期非常長。鈾238為45億年,鈾235為7億年,鈾234為27萬年。因為超長的半衰期所以也基本被認為是穩定的核素。

當然,我也提到了是皮膚遮擋。如果沒有外皮膚的保護那麼鈾還是對人體危害較大的,因為鈾的衰變產物的放射性比鈾本身要強一些,而且鈾衰變成沒有輻射的鉛206中間的過程非常繁雜,大概14個階段,每個階段都帶來不同的輻射程度。大致過程是這樣的

鈾238 →234 →234 →鈾234 →230 →鐳226 →氡222 →218 → 鉛214 或218 →214 →214210 → 鉛210 →210 →210206 → 鉛206

就拿中間的氡222來說,它是一種無色無味的氣體,被人體吸入後其α粒子會從人體內部對防護能力較差的呼吸系統構成輻射的不可逆的損傷,甚至直接造成癌症。比如鐳226和釙210,在歷史上都有過長期接觸致命的案例。所以雖然鈾的輻射能力並不強,但也不要沒事兒去接觸這類東西。鈾化合物氣體或礦石粉末吸入體內也是會有很大危害的。

至於為什麼核爆炸和核電站對人的輻射傷害很大呢,因為這些過程已經不是鈾本身在釋放輻射了。核裂變的過程以及副產物所產生的輻射類型和劑量是非常大的。一般來講,核裂變過程會釋放中子,再引發其他核裂變,構成鏈式反應。持續產生的這個中子流的輻射傷害是非常大的,甚至能夠穿透鐵板鉛板,穿透人體破壞人體細胞和DNA結構綽綽有餘。另外,核裂變的副產物有很多,碘131、銫134、銫137、鈾235、鈾238、鈾239、鍶90等等。其中碘131釋放β和γ射線,穿透能力比都要比α設想要強。所以為什麼說原子彈爆炸後和核電站洩漏後會造成很多人受到輻射,並不是因為這裡面的鈾造成的,二是原子彈爆炸或核電站核裂變深度反應後的副產物放射性強。

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