叫了那么久的福岛核辐射, 到底射了个啥?
最近网络上一直在热烈讨论着日本福岛核电站,由于在311大地震+大海啸当中的损毁造成的核泄漏事故。讨论的内容有很多,主要是日本政府各种想向外界隐瞒事实。这似乎明明就跟之前苏联的切尔诺贝利是一样的最顶级,也就是七级的核泄漏事故,日本官方定位五级,东京电力公司居然想给压到四级,小编从未见过如此厚颜无耻之公司!
这里提醒一句,办了三年多次日本旅游签证的。日本政府为了拉动偏远地区的旅游业,规定三年多次的旅游签证第一次入境的时候必须要去其中一个偏远的地方,比方有冲绳,也有福岛。这里提醒大家:最好选冲绳,千万不要去福岛!为子孙后代着想。
作为理性的事件观察者,我们不能整天只浸淫在阴谋论的氛围中。核辐射究竟“射”了个啥?以及这些核辐射,射出来的东西,到底怎么就危害到我们的健康了?怎么个危害法?那又怎么防治呢?这篇文章就来详解一下辐射是怎么回事,同时还要对我们生活中的一些微不足道的辐射进行“辟谣”。当然如果贪方便,小严也录制的视频讲解,可以直接在文章下面看视频。
-- 核电站的工作原理--
核电站的原理是通过核材料的裂变,裂变过程的质量亏损会产生大量能量。上两集我们曾经讲述了爱因斯坦的质能方程,E=mc^2,核电站产生能量的原理就是来自这个方程。
所谓的裂变就是放射性的重元素,裂成更轻的元素。比方铀,铀是个很重的元素,啥叫重?就是一个铀原子里面有92个质子,和100多个中子,这是个很大的量,所以很“重”。那什么叫轻?比方氢气、氮气、氧气,这种气体元素,原子核里分别只有1个、7个和8个质子,属于人畜无害的类型,广泛存在于我们的生活当中。
铀元素
那么这种很重的元素,就好比一个人吃了太多,吃撑了,很不稳定,随便被人怼了一拳,就要吐东西出来,这个喜欢“吐东西”的性质就是所谓的放射性。
那么放射性元素,就说刚才的铀元素,就是被一个“中子”,给“小拳拳捶你胸口”了一下,就吐了,自己就吐完之后,就瘦了,不仅自己瘦了,而且是分裂成了两个瘦子。但是在瘦身的过程中,有一定的质量就损失掉了,转化成了能量。这些能量是以光和热的形式存在,辐射出来放射性的有害物质也是在这个过程中产生的。这些光和热,最后会用来烧水,然后烧水的水蒸气,推动一个蒸汽机,进行发电。
没错,说到底,核电站除了产生光和热的过程是高大上的“核反应”以外,其他的真就还是烧一锅水,水蒸气推动发电机发电。
-- 核辐射到底射了啥 --
核裂变,刚才说的放射性元素,铀,当然还有其他的比方说钚。裂完了之后变成了碘、铯、锶等轻一些的元素。这些元素本身没有危害,尤其碘就跟平时我们说的碘酒、碘盐里的碘是一个东西,平时还吃呢。但是裂变伴随产生的以下射线就是有危害的了。
基本上来说,主要的核辐射,射出来的物质有三种。这三种都可以被归类为“射线”。两种是粒子流,一种是电磁波。分别是“α射线”、“β射线”和“γ射线”。
α射线其实是粒子流,是氦核流,氦气的氦元素有两个质子两个中子,氦核不是氦气,是去掉了外面两个电子的氦元素的原子核,所以是带电的。
β射线就是电子束,电子成群结队地很高速地喷射出来。
γ射线就不是粒子流了,γ射线说白了就是光,就是电磁波,只不过是能量极高的电磁波。我们要对频率差不多有个概念。平时我们说的红外线、紫外线、X光、无线电波、微波炉产生的微波、甚至红橙黄绿青蓝紫的光线,本质上都是一种东西,都是光波,或者说都是电磁波,只是波长不一样而已。
电磁波波谱
可见光的波长大概是400纳米到760纳米之间,一纳米是十亿分之一米,如果地球的直径是一米的话,那么一纳米差不多就是一个乒乓球的大小。而γ射线的波长大概在千分之一纳米左右,也就是一万亿分之一米。也就是说,同样数量的伽马射线照在身上,那个能量是同样数量的太阳光照在你身上的强度的差不多一百万倍。
用放大镜聚焦太阳光用来烧个纸的事情小时候大家可能都做过,一百万倍的威力自然可想而知。
-- 核泄漏到底泄露了啥 --
核泄漏跟核爆炸还不一样。核爆炸是一口气全吐出来,所以产生了巨大的爆炸。核电站的核反应虽然也是核裂变,但是是一个比较缓慢的过程,所以并不会产生如原子弹一样的爆炸。
这样的核泄漏占据主导的核辐射内容是β射线和γ射线,α射线的比例反而不主要。
-- 核辐射怎么杀死我们?--
不管是什么射线,最终对人体健康导致的主要危害大概有三个阶段,由轻到重分别是:杀死细胞、细胞癌变、基因突变。
本质上这些射线损害我们的方式都是与细胞内部的分子原子发生电离反应,这就好像一栋木结构的房子,要摧毁这栋房子当然可以用推土机。但是如果这里面进了白蚁,把你用来承重的木头都吃空了,自然房子就倒了。这个电离反应的道理也差不多,细胞内部分子发生了电离反应,相当于把构成你细胞的基本结构都撕碎扯烂了,那细胞都不是完整的细胞了,肯定就活不好了。
首先这三种辐射物质的特点,是都特别小,所以很容易就进入到人体内部,与人体的细胞、蛋白质等微观结构发生反应。这些反应对人体的细胞、蛋白质乃至DNA都会产生极大的损害。
杀死细胞
最简单算是轻微的损害是杀死细胞。人能够活下去本质是体内不断地在进行代谢循环,负责这些代谢循环的机构是我们身体的各个器官,负责循环的道路就是血管,具体去负责循环的职责的当然就是细胞。如果细胞被大量杀死,人体循环的过程就会受阻,比方说负责免疫力的白细胞如果被大量杀死,抵抗力就会下降,会特别容易得病。剂量大的话细胞批量死去,人直接当场就死亡了。
细胞癌变
细胞癌变是在这个基础上更严重的一种损害。当我们细胞老化之后就会自动死亡,新的细胞会诞生出来,但是辐射的电离反应破坏细胞结构,有时候这种能够自动死亡的性质就消失了,这些应该退役的坏死的旧细胞获得了“永生”,再也死不掉,这就是所谓的“癌变”。癌症就是这么来的。所以受到辐射污染的病人,癌症的发病率是非常高的。白血病也是一种常见的由于辐射导致的癌变。
癌细胞
基因突变
最狠的一种是基因突变,这种损害不仅损害被辐射的人,还会遗传给后代。这些辐射的粒子流或者波长是非常微小的,小到了可以可以去影响DNA的程度。学过初中生物就知道,DNA是脱氧核糖核酸的双螺旋结构,所谓的ATGC的排列组合,构成了我们的基因。强辐射可以把DNA的双螺旋的链条打断,破损了的DNA长着长着可能就长歪了。而且这种基因突变是会遗传的,如果基因变异了再养育了后代,后代身上的基因也是突变了的。而且这种突变,往好的方向突变的可能性是极小的。所以为什么切尔诺贝利生活过的人后代有大量的畸形儿童就是这个道理。
切尔诺贝利事故基因突变影响下的畸形儿
漫威电影《绿巨人》里面的主角其实就是想通过照射γ射线让自己的基因变异可以变成美国队长那样的强人,但是没弄好玩脱了,就变成了绿巨人的样子。不过绿巨人好像比美国队长更加能打的样子......现实生活中,受到这样大剂量的辐射,一定是当场死亡,不会有别的可能性。
据说还有跟猪一样大的老鼠,都是基因突变的结果。
切尔诺贝利事故基因突变的巨型老鼠
-- 那要怎么防?--
每一种辐射的物理特性不一样,所以预防的方法也不一样
α射线说白了就是带电颗粒,质量比较大,穿透性不强,随便一块布都能挡住,所以α射线的主要危害是进入人体的危害,在体外的造成不了很大的伤害,所以主要是要防止皮肤接触或者不小心吃到肚子里。
β射线其实就是电子,电子碰到金属的东西就穿不过去了,所以一般来说辐射防护服是金属薄膜做成的,这些金属的衣服就能有效地阻挡住β射线了。
最狠的是γ射线,这种射线穿透性极强,原则上来说没有彻底的好办法可以很好地防住。所以这些核电站发生的事故,就要在周围浇筑很厚的铅和混凝土,像铅这样的材料能够很好地让γ射线衰减。
可但是!人又不能穿一件铅的衣服在身上!根本走不动啊,要不然我们怎么形容人累的感觉是“脚上灌了铅”呢?
所以福岛核电站发生泄露的时候,真要有抢险人员进去,这说穿防护服都是扯淡啊,γ射线你是防不住的啊!这已经是做好了要死的觉悟了。切尔诺贝利发生事故的时候,冲上去抢救,在电站造铅墙的人,都是英雄,绝对活不长久的了,残生也一定是病痛连连。
别说人了,据说福岛核电站里面,辐射强得机器人都要坏。什么概念?你把一个金属的东西放到微波炉里,就会冒火花,一个道理。辐射太强了之后,机器人的电子电路结构肯定是受到影响,所以就坏掉了。所以辐射现场简直就跟一个大微波炉一样,而且上面说过了,微波的波长才多少?γ射线的能量密度是微波的一百万倍以上。
所以对于γ射线,我们除了躲的远远的,把射线源用铅封起来,别无他法。
-- 有什么要辟谣?--
可能是被说怕了,只要一听说辐射我们就觉得是核辐射。上面也说了,核辐射本质射的也是一些基本的粒子和高频的电磁波而已。
商家也会打着防辐射的旗号,卖一些防护服给孕妇给小朋友。其实这些完全没有必要。我们生活当中接触到的辐射,比方手机的电磁波的辐射,微波炉的辐射,家用电器的辐射、电脑的辐射。首先这些所谓的辐射都是“电磁波”,而且这些波的波段都非常长,都是红外波段。正常使用的情况下根本不会对人体造成危害。
最多就是打手机的时候打久了脑袋有点晕,有点烧的感觉。那也只是手机的电磁波给你的头部加热了而已。
要比辐射强度,我们每天晒太阳接收到的紫外线的强度要比这些家电、手机的辐射强度要强得多得多。但是也不见砖家们说要少晒太阳,干脆别晒太阳吧?
这种防辐射服都没什么卵用,有本事你别晒太阳
家电的辐射波段根本达不到上面说的γ射线那样可以让细胞发生电离的量级,弱一百万倍甚至一千万倍以上。不光是能量强度,波长太长,跟细胞不是一个大小无法发生相互作用,怎么电离?所以家电的辐射危害是可以忽略不计的。
还有人半夜睡觉要把WI-FI拔了,小编真是表示有点无语啊。
唯一一种可能的有一点危害的辐射是老式的显像管电视机或者电脑显示器,因为老式电视机是由显像管向荧光屏发射电子成像,所以老式电视机是有电子辐射的,但是量也很有限,达不到构成明显危害的程度,也没听说几十年谁因为看电视机多了就得什么病,最多就是近视眼。现代的电视机和显示器都是液晶的,所以也不用担心有这个问题了。