阿爾法α、貝塔β和伽馬γ射線的有多大危害?中學時我們就學過這樣的知識點,α粒子是氦核,質量比較大,一張紙就能屏蔽,所以危害比較小,β射線則是高速電子流,質量很小,穿透力比α粒子要強,γ射線穿透力則極強,危害極大,需要厚厚的混凝土才能屏蔽!
看上去似乎α射線人畜無害啊,當然這是重元素的α衰變放射出的α粒子,儘管盧瑟福用它轟擊出了質子,但它的速度和能量都不是特別大!現代高能加速器中,很多都以質子作為加速對象,撞擊目標後取得數據進行分析!
上世紀七十年代,蘇聯的U-70同步加速器就出了一次史無前例的事故,一位檢修加速器的科學家被一束接近光速的粒子轟擊,質子束直接從頭部穿透而過!但最後這位大神級別的科學家居然活了下來,這個事故是怎麼發生的?他又是經歷什麼怎麼樣的過程?
上世紀六十年代最大的U-70超級同步加速器位於蘇聯普羅特維諾市,這臺加速器的直徑達到了1.5千米,加速後的粒子束能量達到了76GeV(760億eV),從建成以來時常發生些小故障,但整體上運行還比較正常,因此也建立了一系列的檢修操作規程,由於大型加速器從開機到正常工作需要很長時間,比如要將冷卻線圈等等,到恢復全功率運行大約需要幾個月到半年!
U-70同步加速器
所以故障檢修時並不會停機,而在環形管道某處故障時只會將粒子導向混凝土牆壁後,工作人員進入檢修!因此在1978年7月13日這次出故障時,執行檢修的蘇聯物理學家普戈斯基和往常一樣大致判斷了到達時間,向控制臺說明5分鐘後到達故障點!
但他這次早到了,此時同步加速器還在運行中,而此時數道本應該避免運行中被打開的加速器安全系統也故障了,毫不知情的普戈斯基直接打開了加速器,進入了內部,剛剛探進去一個腦袋就被一束接近光速的質子流穿過了頭部!
普戈斯基瞬間就覺得看到了一個比太陽還要明亮的強光,從他的左後腦進入、左臉頰部位穿出,但他卻沒有感到任何疼痛!質子束的直徑大約只有6平方毫米左右,瞬間他遭受的輻射高達20萬拉德,正常情況下500拉德即可導致普通人在2周內死亡。
此後他立即被送到了莫斯科一家醫院,醫生評估了普戈斯基的情況:千億數量級的質子穿過了人體最重要的部位-大腦,而質子這種帶有正電的離子屬於電離輻射,它會DNA中的化學鍵從而破壞細胞,引發癌變,當然短期內則是大量細胞死亡,認為普戈斯基可能必死無疑!
但普戈斯基活了下來,儘管他遭受了喪失聽力、面癱以及陣攣性癲癇,這些都是組織被破壞的後遺症,穿透普戈斯基的粒子束只有2*3毫米可能是最關鍵的因素,比如人體中對輻射最敏感的骨髓(造血功能),消化道等都沒有遭受輻射,僅僅是大腦部位,因此普戈斯基倖存了下來,粒子束只在他頭上留下了一個不長頭髮的禿斑,而且他的智商也沒有收到影響,完成了博士學位,繼續從事科研工作!
很多朋友可能並不太在意電子束輻射,畢竟電子質量實在太低了,但高能電子束輻射危害非常大,2000年9月30日就發生過一起高能電子加速器中的輻照事故,違規操作的工作人員在開機狀態下進入加速器內部,被沒有完全屏蔽的高能電子束照射了雙側上肢、雙手及頭面、頸部,雙耳,軀幹上部及雙大腿前部等部位,輻射面積比較大!
儘管初期發展並不嚴重,但後期所照射位置皮膚焦黑,幾乎完全脫落,由於看起來十分嚇人,筆者就不把太過分的圖片往上貼了,有興趣的朋友用「2000年9月30,電子加速器輻照事故」就能搜索到!
無獨有偶,2016年天津也發生過一起電子加速器輻照事故,也是違規操作,在17:00左右停機用餐期間機電維修人員進入輻照室維修操作,而用餐回來的操作工未經安全檢查即啟動電子加速器,結果造成兩位工程師收到大劑量的高能電子輻照!
延伸閱讀2:關於輻射種類
其實輻射事故並不止阿爾法α、貝塔β和伽馬γ這三種輻射,而有如下幾大類:
一般將能量高低以及電離能力分為電離輻射和非電離輻射,比如放射性衰變或者核裂變以及加速器中的α、β或γ射線,還有X射線、渺子、介子、正電子、高能中子等!它能將原子或者分子電離,打斷化學鍵,破壞DNA,引發癌變等!
非電離輻射不會引起物質電離,但會改變分子或原子之旋轉,振動或價層電子軌態,比如中子非電離輻射與電磁輻射等。
輻射警告標誌
新的標誌:紅色背景下三扇葉下方畫出五條標識電離輻射波紋
還有很多因為撿到用於探傷的輻照器件引起的輻照事故,這種案例在國內外都不在少數,所以一些奇奇怪怪的東西特別要當心!對於輻射標誌也必須要有常識性的認識!上圖是兩個先後使用的輻射標誌,相信下圖應該更直觀一些,但現在兩個都會有混用。