热点关注:  
放射性同位素 粒子加速器 辐照杀菌 无损检测 高新核材 辐射成像 放射诊疗 辐射育种 食品辐照保鲜 废水辐照 X射线 中广核技 中国同辐

辐射的类型及其对人类的不利生物影响

2020-09-17 16:25          辐射类型 紫外线辐射 放射性 辐射防护

辐射的非电离类型是微波,无线电波和手机辐射。这些能量非常低,只有在强度提高时才会受伤,并且像手机这样的东西是完全安全的。了解所有辐射的实际强度,以避免高能辐射的不利影响。

UVA,UVB和UVC紫外线的强度不同,可能会伤害人的皮肤,导致灼伤,癌症或皱纹。图片:西伯利亚艺术/快门)

不同类型的紫外线辐射的影响

紫外线(通常称为UV辐射)具有足够高的能量,足以破坏原子键。有UVA和UVB作为UV类型。还有UVC,但是该辐射不会使其穿过地球的臭氧层。UVA,UVB和UVC是人类看不见的不同颜色的光。

UVA可以更深入地渗透到皮肤并引起晒黑,而UVB则可导致灼伤。但是,它们都可引起皮肤癌,UVB可能性更大。它们还会引起皱纹,最好的办法是使用带有SPF因子的防晒霜。与SPF因子相关的数字表明其在阻止紫外线方面的有效性。标明SPF 15意味着在阳光下停留15次才能获得与不戴防晒霜相同的曝光量。SPF 50意味着在阳光下停留时间是其50倍。需要多少取决于皮肤的白皙程度,人在哪里,在阳光下呆多长时间。

不断变化的放射性核

尽管不同类型的辐射很重要,但要记住,辐射量会随时间而变化。例如,假设有100个放射性核。原子核在开始时并没有真正的放射性,而只是坐在那里,什么也不做。放射性的实际行为是当他们射出一个粒子,然后原子核将其身份更改为另一个原子核的那一刻。

每个核都有一定的概率在特定的时间内衰减。有的有,有的没有。这是一个完全随机的过程。等待足够长的时间,有一段时间它们的一半将被衰减,留下50个未衰减的原子核。半核衰变所需的时间称为半衰期,而发生这种衰变所需的时间取决于物质。有些元素会衰减几分之一秒,而另一些元素可能需要几分钟,几天,几周,几个月,几年甚至更长的时间。

核在开始时并不活跃,但是一旦发射粒子将其身份更改为另一个核便变得活跃。(图片:Inductiveload /公共领域)

减少放射性的数字

经过一个半衰期后,仍有50个尚未衰变的核。等待另一半衰期,其余的一半衰变了,其余的25没有衰变。等待另一个半衰期,剩下12或13。底线是每个半衰期剩下的数量减少一半。

综上所述,在前半衰期中,有50个核衰变,而在后半衰期中,只有25个核衰变。这意味着在前半衰期有更多的放射性。因此,对遇到放射性的最佳响应是将其屏蔽足够长的时间,以使其衰减掉。经过5个半衰期后,放射性约为2%,这就是开始时的放射性。

碘131和铯137

在放射性情况下,存在一些令人担忧的物质。一种是碘131,另一种是铯137。碘131的半衰期约为8天。因此,等待近一个月,危险将完全过去。相反,铯137的半衰期为30年,这意味着要等待180年才能衰变。

衰变期

如果存在相同量的放射性碘和铯,则意味着它们都将具有相同数量的要衰变的核。以100个原子核为例,50个碘原子核仅需8天即可腐烂,而铯需要30年才能腐烂。由于放射性只是衰变的行为,这意味着碘会更加危险,因为衰变发生的时间更短。在放射性物质含量相同的情况下,半衰期短的物质在较短的时间内会有更多的衰变,这将更加危险。如果放射性物质的含量差异很大,那将改变情况。但是半衰期是重要的参数。半衰期短通常意味着更危险,但更容易等待。

不同的辐射能量

不同类型的辐射的能量都有其生物学影响。如果有人将自己限制在一定量的辐射范围内,那么并非所有元素都会发出相同的能量。例如,在伽马射线中,铊208发射具有260万电子伏特能量的伽马射线。相比之下,铀235发出的伽马射线的电子伏特为20万。因此,铊伽马射线的能量是铀的13倍。

辐射能造成生物威胁。在一定辐射量的限制下,并非所有元素都会发射相同的能量。(图片:NASA(原始); Mysid提供的SVG。/公共领域)

要计算在一定时间内收到的辐射剂量,重要的是要知道放射性物质的块有多大,因为更大的块有更多的原子要衰变。了解元素的半衰期也很重要,因为如果只有几分钟,则每秒衰变要比半衰期为5,000年多。最后,重要的是要知道能量是什么,它在哪里沉积以及它是什么类型,其中α粒子停留在表面并且中子深深地渗透。

辐射的单位:Gray和Rad

当知道评判辐射的能量时,重要的是要知道单位。对于吸收的能量,通常使用两个单位。Gray等于每公斤1焦耳的吸收能量,是合适的公制单位。有一个较旧的单位,称为rad,它是“辐射吸收剂量”的缩写。1 rad = 0.01grays,或者1gray = 100 rads。Rad是常用的,但强烈建议不要使用。

不同的辐射生物损伤程度

当涉及到生物损害时,并非所有类型的辐射都相同。有些会造成很大的损害,并对人们的健康造成危险。Beta和γ辐射比α辐射危险性小。Alpha颗粒被皮肤阻止,但是如果有人呼吸放射性α发射源,这些颗粒会撞击其肺部内表面并将所有能量集中在一个点上。γ和β的穿透力更强,将能量损失分散到更多的细胞上,因此,没有任何一个细胞像α粒子那样受到如此强烈的打击。中子在相对良性的伽玛和β和破坏性更强的α之间造成中等程度的破坏。

辐射破坏能力

中子撞击原子核,而其他中子则在原子电子占据的区域中失去能量。每种类型的辐射都有不同的生物影响,这意味着某些不同的单位会考虑每种类型的辐射的相对破坏能力。例如,如果将相对损害称为Q,则对于品质因数,可以将rad或灰度数乘以Q以得出有效的生物学影响。但是不同类型的辐射会造成不同程度的损害。例如,将塑料片放在某人的手上,他们会出汗。另一方面,将同样的塑料放在他们的脸上,他们会遇到真正的麻烦。它表明,有时抽象中听起来相同的动作可能会对生物学产生非常不同的影响,辐射就是其中之一。

Rem和Sieverts的单位

对应于rads的辐射剂量单位是rem,伦琴等人的缩写。对应于Gray的单位是西弗特,其中100rem=1西弗特。一西弗的辐射剂量会使人生病,甚至可能致命。相反,一年中遇到的辐射量要小得多。因此,生物学相关辐射剂量的最方便单位是毫西弗或西弗的千分之一。

有关辐射类型及其对人类的不利生物影响的常见问题

问:紫外线有哪些不同类型?

紫外线(通常称为UV辐射)具有足够高的能量,足以破坏原子键。UVA,UVB和UVC是不同类型的紫外线。UVA,UVB和UVC是人类看不见的不同颜色的光。

问:哪种有害UVA或UVB?

UVA可以更深入地渗透到皮肤并引起晒黑,而UVB则可导致灼伤。但是,它们都可引起皮肤癌,尽管UVB更是如此。

问:铯137为什么如此危险?

铯137危险,因为它的半衰期为30年,这意味着要等待180年才能衰变。

问:碘131的半衰期是多少?

碘131的半衰期约为八天。因此,等待近一个月,危险将完全过去。



推荐阅读

法国“珀尔”号核潜艇维修工作取得重大进展

在法国“珀尔”号核潜艇尾部与退役的“萨菲尔”号潜艇前部完成焊接后,受损的“珀尔”号潜艇准备上浮,这将是该潜艇恢复服役的第一个重要步骤。 2021-06-11

俄罗斯开发出独特的辐射防护纳米涂层

俄罗斯托木斯克理工大学(TPU)的科学家正在开发一种独特的用于辐射防护的纳米涂层,这种涂层能够自我修复。它将有助于保护电子产品,并大大提高核工业和航天工业中各种材料的抗辐射能力。研究成果已发表在《金属》学术期刊上。 2021-06-11

以核辐射为食的黑色真菌能否帮助人类加强辐射防护?

核辐射不仅会对我们人体造成严重的伤害,而且对环境的影响也是极其显著的,比如1986年切尔诺贝利的核泄漏事件,已经过去了30多年的时间,核辐射还没有退散,然而科学家在切尔诺贝利核反应堆内发现了一种以辐射为食的真菌,这一发现让科学家们十分惊喜。 2021-06-09

应急通讯——我们从福岛事件中学到了什么?

在核紧急情况下,通讯员的作用几乎与一线人员的作用一样重要。在紧急情况引发的警报和恐惧中提供清晰、准确的信息,可以挽救生命,每分每秒都至关重要。 那么紧急通讯人员从福岛第一核电站事故中学到了什么呢? 2021-06-01

研究发现有百年历史的药物亚甲基蓝有望成为高效广谱的抗紫外线保护剂

发表在《自然科学报告》上一项新研究发现,一种有百年历史的药物亚甲基蓝,有可能成为一种高效、广谱的紫外线辐照保护剂,吸收UVA和UVB,修复ROS和紫外线辐照引起的DNA损伤,并且对珊瑚礁是安全的。该研究表明,亚甲基蓝可以成为一种支持环境和保护人类皮肤健康的替代防晒成分。 2021-05-30

阅读排行榜