看到有些網友對放射性隻有一知半解，這裏特別寫一篇文章簡單介紹一下。
放射性是法國科學家貝克勒偶然發現的。他當時是把一些備用的照相底片用黑紙包好存放。然後出於偶然他把一些鈾礦石也放到同一個抽屜裏存放。結果過了些日子他取出底片，發現底片雖然用黑紙包的很好，但是仍然曝光了。他以為是底片質量問題，又同樣包好一些新底片放起來，結果那些新底片又曝光了。最後他懷疑到一起存放的鈾礦石上，得出結論這些鈾礦石一定能發出一些肉眼看不見的射線，這些射線能穿透黑紙，並且使底片曝光。於是人類就發現了放射性。
自然界存在的各種元素，除了我們常見的穩定同位素之外，還經常有一些不穩定的同位素。所謂同位素，是指原子核裏麵質子數相同，但是中子數不同的元素。這些元素化學性質完全相同（因為質子數一樣，所以核外電子數一樣。化學性質是由核外電子決定的），但是物理性質會有一點點區別。有些同位素是穩定的，比如這次核聚變實驗中用的重氫，但是大部分同位素是不穩定的，會自發衰變成其它元素，並且同時放射出粒子和/或電磁波。這次核聚變實驗中用的另外一種氫的同位素，氚，就是不穩定的，有放射性。
有放射性的元素有一個基本屬性，叫做半衰期。所謂半衰期，是指這種同位素構成的物質中在多麽長的時間內會有一半的同位素發生衰變。至於哪一個原子在這段時間裏衰變，這是完全隨機的。但是總體而言，在統計學意義上看，在這一個半衰期內，一半的同位素會衰變。舉個例子來說，常見的核裂變產物有碘-131. 這種同位素的半衰期是8天。也就是說每8天有一半原子核發生衰變。假如說你一開始有1克的碘-131， 那麽過了8天後你還剩下半克，又過了8天你剩下1/4克，以此類推。過了80天你大概就剩下不到千分之一的碘-131了。反過來看，在這80天內99.9%的碘-131發生了衰變，放出了射線。這得有多少射線啊？知道為啥老毛子一威脅用核武器碘片就被歐洲人哄搶嗎？這碘啊，會被人體中的甲狀腺富集。所以如果環境中有碘-131，那麽好，全會被你的甲狀腺收集起來。這些碘-131會發出極為密集的射線照射你的甲狀腺，使得甲狀腺癌的幾率成幾何級數上升。如果你有能對放射線成像的儀器,你會發現那些甲狀腺富集了碘-131的人,在他們的喉部會發出耀眼的光芒! 但是如果你預先吃了碘片，這些沒有放射性的碘-125(常見的穩定的碘同位素是原子量為125的碘，沒有放射性）已經占領了甲狀腺，那麽環境中如果有碘-131，就不會被甲狀腺吸收。所以，如果擔心核汙染，先備著碘片是一個好主意。
再舉一個半衰期長的同位素的例子。比如核原料U-235. 這種同位素的半衰期是7億年。也就是說如果你一開始有一克U-235，那麽你要等7億年才能等到其中一半衰變，再等個7億年才能等到另外25%衰變（就是14億年以後你還剩1/4克U-235）。 那麽你說如果我手中有一克U-235， 我等到了明天其中有多少原子會衰變發出射線來害我？這個估計沒幾個。所以對於這種超長半衰期的放射物質其實不用太擔心。打個比方，有兩個碉堡在你前方。一個碉堡裏麵重機槍不停地噠噠噠噴出子彈，火力完整覆蓋碉堡前方區域。另外一個碉堡每半個小時才零星地往外開一槍。你作為進攻方願意去攻占哪一個碉堡？
除了半衰期，要防護放射性，射線類型也是需要考慮的問題。據我所知，有下麵三種射線類型：
阿爾法，α, 其實就是兩個質子兩個中子組成的氦原子核。這種射線由於粒子質量大，速度快（大概接近光速的8%), 有很大的動能和強大的電離能力。如果這種高速帶電α粒子經過細胞核附近，能把細胞核裏麵的DNA像粉碎機一樣切成成千上萬片碎片。細胞內部的修複機製對此根本無能為力。打個比方，一本書你如果用刀把它劈成兩半，你可以粘起來湊合著看，但是如果你用碎紙機把它碎成千萬片，你還能拚起來看嗎? 不過，這種粒子穿透能力很差（因為比較大，而且帶電，太容易跟物質發生反應）。一般來說一張白紙都能擋住它。人類的皮膚表層有一層死皮，也基本上能擋住絕大多數的α粒子。但是，如果你把能輻射α粒子的同位素吃到肚子裏，那麽good luck! 這些同位素對你體內產生內照射，危害極大。之前聽說鈈是世界上最毒的物質，一公斤就可以殺死地球表麵大多數生物。幾個公斤就能產生世界範圍的物種大滅絕。鈈的放射性主要是α粒子。所以你如果拿一塊純鈈在手掌上，它的放射性是無法傷害你的（因為它的射線無法穿透你的手掌皮膚）。但是如果有極少量鈈被你吸收到體內，你基本上就必死無疑了。
貝塔，ß, 其實就是高速放射的電子。因為電子很輕，質量隻有氦原子核的越7000分之一，所以如果你把阿爾法粒子看成高速運動的鉛球的話，那麽貝塔粒子就是高速運動的乒乓球。 聽起來好像好多了，是不？但是，貝塔粒子的穿透性要強得多。別說人體皮膚，塑料板如果薄一點都會被穿透。而且貝塔粒子因為是電子，也帶電，所以有比較強的電離作用（比阿爾法粒子要弱多了）。 而且，有些同位素放射的beta粒子速度已經接近光速，有極大的能量（接近光速的乒乓球你也要遠離）。 所以beta粒子對生物體有很大危害。它既可以從體外射入，形成外照射，又能在體內形成內照射，所以也防護起來更困難。
伽瑪， γ, 其實就是一種波長極短，能量很大的電磁波。γ跟X射線，紫外線，可見光，紅外線，微波，無線電波一樣，都是電磁波。不過，γ射線是能量最高級別的電磁波。如果你覺得紫外線很可怕，那麽X射線穿透力更強，能量更高，就更可怕。如果你覺得X射線可怕，那麽γ射線穿透力更強，能量更高，還有更強大的電離能力，所以要比X射線可怕得多。γ射線，因為就是一種我們肉眼看不到的“光”啦，以光速運動。可見光會被一張黑紙擋住，X射線可以穿透身體的軟組織，但是被比較致密的組織擋住（這就是X光的原理），但是γ射線可以輕易穿透身體中所有的硬組織，骨骼，甚至鐵板。就算是阻擋射線能力最強的鉛板，也隻能阻擋一部分γ射線。所以一般的鉛防護衣，隻能減少γ射線的穿透，不能完全阻斷。
所以，如果要考慮防護某一種放射性物質，你需要知道它射線的類型。如果是阿爾法，那麽你可以放心用手拿，隻是千萬不要把它吃到肚子裏，一點點都不行。如果是貝塔，那麽你可以選稍微厚一點的塑料板，玻璃板，或者很薄的金屬板。如果是伽瑪，那麽鉛防護衣都隻能遮擋一部分。如果是能量不太高的伽瑪，大部分可以擋住。如果是高能伽瑪，那麽祝你好運！
下麵要注意的是射線的能量。不同的放射性同位素的射線能量是不一樣的。當然，能量高的射線比能量低的危害大。上麵說的碘131， 發射的beta射線能量是60萬電子伏特，伽瑪射線能量是36萬電子伏特。核裂變另外一個主要產物，銫-137，發射的beta射線能量是118萬電子伏特，比上麵的碘-131的BETA射線能量高一倍。常見的放射醫療用的鈷-60,也就是幾十年前日本電視劇"血疑"中的放射物質,能發出能量高達117萬電子伏特的伽瑪射線.這種伽瑪射線叫做"硬"伽瑪,穿透力極強,能量極高,對生物體的危害極大.
對於核廢料的 處理 ,主要考慮的是其中同位素的半衰期.對於短半衰期的同位素,隻要放置一段時間,比如說25個半衰期的儲存時間,那麽剩餘的就是痕量了.如果比較長半衰期的,鎳-63, 半衰期100年,等25個半衰期需要2500年,就必須找個沙漠或者地質情況穩定不會地震的大山埋進去. 幸運的是,核裂變的主要產物比如碘-131等,半衰期都很短.有些以秒計算,有些以天計算.你隻要等一段時間,大部分放射性就通過衰變而消失了.當然,肯定還會有一少部分長半衰期的產物.這些核廢料會在幾千年到幾十萬年中還有危害生物程度的放射性.所以目前對於核反應堆的核廢料如何儲存仍然是一個棘手的問題.
下麵舉兩個國人關心的關於放射性危害的例子.
1. 日本福島核電站事故廢水排放問題.之前日本征得美國同意,把核電站事故後儲存的帶有放射性物質的廢水排放到大海中.這個舉動不僅僅遭到國際社會的嚴重關切,而且在中國大陸引起軒然大波.好像小日本多缺德,汙染了整個海洋.就本文上麵所說,核電站產生的核廢料絕大多數是短半衰期的同位素.經過幾年的儲存,這些同位素不少已經衰變得測不到了.就算是半衰期長一些的核廢料,比如銫-137,半衰期30年.儲存幾年沒少多少.但是銫-137化學性質跟海鹽中的鈉非常相似.銫鹽在水中溶解度非常高.核廢水中的銫-137被幾千萬億倍的海水這麽一稀釋,也就稀得檢測不到了.核廢料中的碘-131,含量本來比銫-137高得多,有容易被人體吸收,富集在甲狀腺,但是經過幾十上百個半衰期,也就基本沒了.核廢料中的比較長半衰期的同位素,一般來說不太容易溶解到核廢水中,即使溶解了也會被無窮倍的海水稀釋,所以問題也不大.總而言之,日本傾倒核廢水其實對於真正懂的人來說不是個大問題.當然如果他們不放水更好,但是他們也有他們的苦衷.
2. 美軍在海灣和阿富汗戰爭中使用貧鈾裝甲和貧鈾穿甲彈.很多人一聽,鈾,我的媽呀,放射性金屬啊!啥叫貧鈾呢?要知道,地球上的天然鈾礦中,鈾-238占絕大部分。鈾-235，能用於原子彈，氫彈和核反應堆的同位素，隻有極少量，大約隻有百分之一不到。所以各個核國家需要通過離心機等物理手段把有用成分U-235從U-238中分離提純出來。這個難度其實挺高的，因為把1%的同位素，化學性質完全一樣，從99%的另外一種同位素中分離，是需要很高的技術的。這也是核門檻不好邁的主要原因。那麽提取了U-235剩下的就是U-238. U-238是不能裂變的。日本目前在搞增值反應堆，通過把一部分U-238轉化為鈈-239從而增加核原料。大部分U-238被廢棄，就被美軍用來做武器。那麽這些U-238做的貧鈾裝甲（貧鈾是指貧U-235），輻射危害到底怎樣呢？這些U-238的半衰期長達46億年，也就是要等46億年才能有一半發生衰變。地球形成與大約距今46億年前。也就是說，從太陽係原始星雲凝聚成地球之後，地球上的鈾-238才衰變了一半。那麽你站在貧鈾裝甲的坦克前麵，多久才能有一個U-238原子衰變，而其衰變產生的射線正好又對準你的身體呢？我估計你得且等。
寫這篇文章的目的是想通過介紹一些放射性的基本知識，來幫助大家了解放射性的危害和防護，並且消除很多對於放射性的誤解和無端的畏懼。
謝謝！
更多我的博客文章>>>
