健康:由于辐射,我们可以从医疗程序中受益,例如许多癌症治疗和诊断成像方法。
能源:辐射使我们能够通过太阳能和核能等方式发电。
环境和气候变化:辐射可用于处理废水或培育能够抵抗气候变化的新植物品种。
工业和科学:利用基于辐射的核技术,科学家可以检查过去的物体或生产具有卓越特性的材料,例如,用于汽车工业。
辐射有许多有益的应用,但正如在每项活动中一样,当存在与其使用相关的风险时,需要采取特定行动来保护人类和环境。不同类型的辐射需要不同的防护措施:一种称为“非电离辐射”的低能量形式可能需要的防护措施少于能量较高的“电离辐射”。原子能机构根据其职责制定了与和平利用电离辐射相关的人员和环境保护标准。
非电离辐射的一些例子是可见光、无线电波和微波(信息图:Adriana Vargas/IAEA)
非电离辐射是能量较低的辐射,其能量不足以从原子或分子中分离电子,无论是在物质还是生物体中。然而,它的能量可以使这些分子振动,从而产生热量。例如,这就是微波炉的工作原理。
对于大多数人来说,非电离辐射不会对他们的健康构成威胁。但是,经常接触某些非电离辐射源的工人可能需要采取特殊措施来保护自己免受所产生的热量等因素的影响。
非电离辐射的其他一些例子包括无线电波和可见光。可见光是人眼可以感知的一种非电离辐射。无线电波是一种非电离辐射,我们的眼睛和其他感官看不到它,但可以通过传统收音机解码。
电离辐射的一些示例包括使用伽马射线、X 射线和核电站中使用的放射性材料发出的辐射进行某些类型的癌症治疗(信息图:Adriana Vargas/IAEA)
电离辐射是一种能量辐射,它可以将电子从原子或分子中分离出来,当与包括生物体在内的物质相互作用时,会导致原子水平的变化。这种变化通常涉及离子(带电原子或分子)的产生——因此称为“电离”辐射。
在高剂量下,电离辐射会损害我们体内的细胞或器官,甚至导致死亡。在正确的用途和剂量以及必要的防护措施下,这种辐射具有许多有益的用途,例如在能源生产、工业、研究以及医学诊断和治疗癌症等各种疾病方面。虽然辐射源的使用和辐射防护的监管是国家责任,但原子能机构通过旨在保护工作人员和患者以及公众和环境的国际安全标准综合体系向立法者和监管者提供支持免受电离辐射的潜在有害影响。
非电离辐射和电离辐射具有不同的波长,这与其能量直接相关。(信息图:Adriana Vargas/IAEA)。
例如,电离辐射可能源自不稳定(放射性)原子,因为它们在释放能量的同时转变为更稳定的状态。
地球上的大多数原子都是稳定的,这主要归功于它们中心(或原子核)中粒子(中子和质子)的平衡和稳定组成。然而,在某些类型的不稳定原子中,其原子核中质子和中子数量的组成不允许它们将这些粒子结合在一起。这种不稳定的原子被称为“放射性原子”。当放射性原子衰变时,它们以电离辐射(例如 α 粒子、β 粒子、伽马射线或中子)的形式释放能量,如果安全地利用和使用这些能量,可以产生各种好处。
放射性原子通过释放粒子和能量变得更加稳定的过程称为“放射性衰变”。(信息图:Adriana Vargas/原子能机构)
最常见的放射性衰变类型是什么?我们如何保护自己免受由此产生的辐射的有害影响?
根据原子核释放稳定的粒子或波的类型,存在导致电离辐射的各种放射性衰变。最常见的类型是α粒子、β粒子、伽马射线和中子。
阿尔法衰变(信息图:A. Vargas/IAEA)。
在 α 辐射中,衰变的原子核释放出带正电的重粒子以变得更稳定。这些颗粒无法穿透我们的皮肤造成伤害,通常甚至可以使用一张纸来阻止。
但是,如果释放 α 的物质通过呼吸、进食或饮水进入人体,它们会直接暴露内部组织,因此可能损害健康。
镅 241 是通过 α 粒子衰变的原子的一个例子,它被用于世界各地的烟雾探测器。
β 衰变(信息图:A. Vargas/IAEA)。
在 β 辐射中,原子核释放比 α 粒子更具穿透力的更小粒子(电子),并且可以穿过例如 1-2 厘米的水,具体取决于它们的能量。一般来说,几毫米厚的铝片就可以阻挡β辐射。
一些发射 β 辐射的不稳定原子包括氢 3(氚)和碳 14。氚主要用于应急灯,例如在黑暗中标记出口。这是因为当辐射相互作用时,来自氚的 β 辐射会导致磷光体材料发光,而无需通电。例如,Carbon-14 用于对过去的物体进行年代测定。
伽马射线(信息图:A. Vargas/IAEA)。
伽马射线具有多种应用,例如癌症治疗,是电磁辐射,类似于 X 射线。一些伽马射线可以直接穿过人体而不会造成伤害,而另一些则会被人体吸收并可能造成伤害。伽马射线的强度可以降低到厚混凝土或铅墙带来的风险较小的水平。这就是为什么癌症患者医院放疗室的墙壁这么厚的原因。
核反应堆内的核裂变是由中子维持的放射性链式反应的一个例子(图片:A. Vargas/IAEA)。
中子是质量相对较大的粒子,是原子核的主要成分之一。它们不带电,因此不会直接产生电离。但它们与物质原子的相互作用会产生 α、β、γ 或 X 射线,然后导致电离。中子具有穿透力,只能被厚厚的混凝土、水或石蜡块阻挡。
中子可以通过多种方式产生,例如在核反应堆中或由加速器束中的高能粒子引发的核反应中。中子可以代表间接电离辐射的重要来源。
原子能机构协助其成员国利用核技术,包括辐射的利用,用于健康、农业、环境保护、水资源管理、能源和工业。为此,原子能机构协助研究和开发辐射和放射源的实际使用,并协调世界各国的研究活动和实施项目。
通过其保障和核查活动,原子能机构监督能够产生辐射的材料没有从和平用途中转用。
最后,原子能机构制定安全标准和安全指南,并报告保护人类、社会和环境免受电离辐射有害影响的最佳实践。