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放射性 编辑

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  1. 描述
  1. 类型
  1. 事故

    描述

    天然存在的某些物质所具有的能自发地放射出α射线或β射线或γ射线的性质,称为天然放射性。

    1896年,法国物理学家贝克勒尔在研究铀盐的实验中,首先发现了铀原子核的天然放射性。在进一步研究中,他发现铀盐所放出的这种射线能使空气电离,也可以穿透黑纸使照相底片感光。他还发现,外界压强和温度等因素的变化不会对实验产生任何影响。贝克勒尔的这一发现意义深远,它使人们对物质的微观结构有了更新的认识,并由此打开了原子核物理学的大门。


    1898年,居里夫妇又发现了放射性更强的钋和镭。由于天然放射性这一划时代的发现,居里夫妇和贝克勒尔共同获得了1903年诺贝尔物理学奖。此后,居里夫妇继续研究了镭在化学和医学上的应用,并于1902年分离出高纯度的金属镭。因此,居里夫人又获得了1911年诺贝尔化学奖。在贝可勒尔和居里夫妇等人研究的基础上,后来又陆续发现了其它元素的许多放射性核素。


    以上发现,有力地推动了放射性现象的理论研究和实际应用。

    类型

    放射性有天然放射性和人工放射性之分。天然放射性是指天然存在的放射性核素所具有的放射性。它们大多属于由重元素组成的三个放射系(即钍系、铀系和锕系)。人工放射性是指用核反应的办法所获得的放射性。人工放射性最早是在1934年由法国科学家约里奥-居里夫妇发现的(见人工放射性核素)。


    大家知道,许多天然和人工生产的核素都能自发地放射出射线。放出的射线类型除α、β、γ以外,还有正电子、质子、中子、中微子等其他粒子。能自发地放射出射线的核素,称为放射性核素(以前常称为放射性同位素),也叫不稳定核素。实验表明,温度、压力、磁场都不能显著地影响射线的发射。这是由于温度等只能引起核外电子状态的变化,而放射现象是由原子核内部变化引起的,同核外电子状态的改变关系很小。除自发裂变外,放射现象一般与衰变过程有关,主要同α衰变、β衰变过程有关。


    α放射性出现在α衰变过程中。此时,衰变后的剩余核(通常叫子核)与衰变前的原子核(通常叫母核)相比,原子序数减少2,质量数减少4。α衰变是母核通过强相互作用和隧道效应,发射α粒子而发生的。


    β放射性出现在β衰变过程中。β衰变有三种类型:① β衰变,放出正电子和中微子的β衰变;② β衰变,放出电子和反中微子的β衰变;③轨道电子俘获,俘获一个轨道电子并放出一个中微子的过程。β衰变是通过弱相互作用而发生的。


    γ放射性通常和α衰变或β衰变有联系。α和β衰变的子核往往处于激发态。处于激发态的原子核要放出γ射线而向较低激发态或基态跃迁,这叫γ跃迁。因此,γ射线的自发放射一般是伴随α或β射线产生的。


    β衰变所形成的子核,当其激发能足够高时,有可能放射中子、质子或α粒子,甚至可以产生裂变。这些衰变类型分别叫做β缓发中子发射(β-n)、β缓发质子发射(β-p)、β缓发α发射(β-α)和β缓发裂变(β-f)。


    自发裂变是放射现象的另一种类型(见核裂变)。某些重核可以自发地分裂成两个质量相差不多的原子核,并放出几个中子。


    质子放射性也是放射性的一种。例如处于激发态能自发地放射出质子,其衰变方式如下: 这是迄今人们惟一知道的不属于缓发质子的质子放射性的例子。


    衰变类型列表


    放射性原子核能以许多不同的形式进行衰变一是自身达到更稳定的状态。下表中总结了主要的几种衰变类型。一个质量数为A、原子序数为Z的原子核在表中描述为(A,Z),“子核”一栏以这种描述方式指出母核衰变后产生的子核与母核的不同。例如,(A,?,1,Z)意为“子核质量数比母核少1(即少一个核子),而原子序数比母核多1(即多一个质子)”。

    事故

    据统计,1944年至1999年间,包括切尔诺贝利核事故在内,全球共发生放射性事故405起,受照射人数3000余人,导致120人死亡。放射性事故类型主要分为以下九种。一是反应堆事故,比如1986年前苏联的切尔诺贝利核电站事故,核电站的堆芯熔化,发生爆炸,致使放射性物质弥散在空气中造成严重污染。切尔诺贝利事故以后,影响到中国各地牛奶中的碘131含量,从新疆开始污染比较重,一直向东到大连、沈阳。正常情况下,牛奶中是没有碘131的;二是临界事故;三是放射源丢失;四是工业源过量照射;五是过量医学照射;六是运输中出现事故;七是实验性事故;八是涉及放射性物质的蓄意行为;九是空气、水、食品的放射性污染。

    根据卫生部卫生法制与监督司、公安部三局2001年联合撰写的《全国放射事故案例汇编1988-1998》,中国大陆从1988年至1998年共发生放射性事故332起,受照射总人数966人。放射源丢失事故在所有事故中约占80%,共发生258起,绝大部分为责任事故,丢失放射源584枚,其中256枚未找回。其中,1990年6月25日,上海第二军医大学放射医学研究室钴60源室工作人员违章操作,致使7名工作人员遭受大剂量照射,其中两人分别于照射后第25天和第90天不幸死亡,另外5人也患上了骨髓型放射病。

    1992年,山西忻州地区科委搬迁时,将旧址转让给当地环境监测站。忻州地区科委曾经引进5个钴60辐射装置,用于育种。环境监测站再扩建时,请了山西省环保局处理旧辐射源,但未查清究竟有几个放射源,导致一个放射源遗留井下,被一位施工民工带回家。他一个小时内开始头痛、呕吐。他的妻子当时已经怀孕了,而他的父亲和哥哥也不幸受照射。太原的医院不知道病因,放射源从他口袋里掉出来,但没有人能够识别放射源。结果,放射源被扔进医院的垃圾里。这个过程中,多人受照。所幸放射源最终被找到了。这次事件最终造成3人死亡,10人受伤。国际原子能机构所记录的中国较早的放射性事故,发生在1963年的安徽合肥三里庵。多年不用的农业科研钴60放射源被放置在河塘边,一孩童将其带回家玩耍,致使家人和多位村民受照射,最终造成两人死亡。最近几年,国家核安全局也通报了一些放射性事故。例如,2004年10月21日,山东济宁一家始建于1994年的私营辐照厂,自行建造的静态堆码式钴60辐照装置出现故障,放射源未正常回落到井下安全位置,两名工作人员未经监测进入辐照室工作,受照射时间达10分钟左右,距离放射源仅0.8米至1.7米。两人均抢救无效死亡。2008年4月11日,山西省亨泽辐照科技有限公司5名工作人员在未将放射源降至安全位置的情况下,携带不能正常使用的剂量仪进入辐照室工作,受到超剂量照射,其中一人经抢救无效死亡,另外4人患上放射病。

    上世纪90年代,从每年发生的事故数来看,中国与美国相近,如果将事故数与放射源拥有数结合起来看,中国的事故发生率要高于美国,大约是美国的40倍。农业、医疗等部门使用的放射源都有登记,归环保部门管。环保部门每年都管得很严,还在全国设立多个培训中心进行严格培训,但事故还是时有发生。公众很关心核电站,但出于安全原因,核电站都有严密警卫,普通公众不能接近。建议核电站设立公众接待中心,普及核电知识,回答公众关心的问题,这对解除公众的心理问题是很必要的。

    核电站正常运行情况下,也会有微量放射性核素排出,但都在允许范围之内。2010年大亚湾核电站2号机组出现的问题,是一根燃料棒的包壳出现了裂纹,导致一回路放射性水平有所升高,采取措施很快恢复了正常。这不能说是事故,应该说是很小的事件,不会造成健康影响。

    至于核电站涉及到的排污问题,对在建的核电站都非常重视环保,对周边水体内的贝类、鱼类都有检测,以检测核电站水的排放是否达到排放标准。任何大型的工业企业都存在排污问题,核电站也不例外。


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