核輻射,你想知道的這裡差不多都有

05-03 15:59:43　來源:中科院物理所微信公眾號

最近科普了一些關於原子彈的小知識，但是我們可愛的粉絲在後後臺留言，表示非常危險。感謝小夥伴們的提醒，但是小編認為不duck不必鴨~畢竟理論和原理差距辣麼大，不是想造就能造的~

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麼這麼膩害，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；將其放射性應用於基因改造、檢測和探測領域。

▲輻射育種園和核電站

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後，在接下來的74年裡，全世界有超過兩千次核爆。

▲1945年-2019年全世界核爆炸試驗全球分布圖 來源：NASA

以1986年車諾比核洩漏事件和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。

▲魯棉一號

元素的放射性是一把雙刃劍，那麼這把劍是通過什麼樣的原理與生物相作用的，為什麼它能夠對動植物造成傷害，這種傷害又怎麼能夠防禦呢？

核反應會產生什麼？

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，在核事故之後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。

▲核輻射與穿透性之間的關係 來源：新浪

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，這類輻射能量並不足以使電子激發。所以日常對人類是不會造成傷害的。

什麼是核輻射生物效應

核輻射實際上就是一種能量的傳遞過程。咳咳，說點官方的）當核輻射作用於動植物機體，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後果，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。一般對於人體用「Sv」單位，對於非人體用「Gy」單位。

核輻射對人體會有什麼影響？

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，相當於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，輻射源汙染了空氣、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。所以後者的危害較大。

至於核輻射對於人體的作用，就要從分子層面說起。核輻射作用於人體細胞中，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。

▲就像剪刀一樣將DNA/RNA鏈切斷

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。它和過 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症，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。

表 | 引起成年人不同組織非隨機效應的閾值劑量估算值

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

對於非人類物種來說，核輻射造成損傷的基本原理同上。對於動物常常會致其畸形甚至死亡生態系統是一個複雜的系統，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

那麼，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採取正確的措施。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像成機關槍，那麼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、β粒子、γ射線和中子的穿透能力依次升高 來源：網絡

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，對機體損傷遠大於其他類型的子彈。

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。

對於中子這種子彈，穿透性高而且能量可變，所以對人體的傷害取決於其自身的能量大小。如果只考慮外照輻射，輻射區搶險人員就可以穿上特製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。

▲防輻射消防服 來源：網絡

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。

最後就是不同器官、組織和細胞的放射敏感性。一般來說，分裂旺盛的細胞對於放射性更敏感。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。

▲輻射防護三原則 來源：網絡

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麼可怕。我們來看看核輻射正確打開方式。

▲輻射育種 來源：中國醫學科學院放射醫學研究所官網

 

▲輻射保藏 來源：中國醫學科學院放射醫學研究所官網

 

▲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。

▲輻射含量 來源：網絡

不知道大家還記不記得之前有闢謠過，香蕉裡面有放射性物質並不會致病。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）

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。

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