核辐射，你想知道的这里差不多都有_风闻
中科院物理所-中科院物理所官方账号-2020-05-03 16:20
原创：中科院物理所
最近科普了一些关于原子弹的小知识，但是我们可爱的粉丝在后后台留言，表示非常危险。感谢小伙伴们的提醒，但是小编认为不duck不必鸭~
较真一下毕竟理论和原理差距辣么大，不是想造就能造的~
为了让大家不再谈核色变，今天小编想给大家科普一下核辐射究竟为什么这么腻害，以及我们怎么正确的看待核辐射。
核能自从被人类开发以来呀，就走向了两种不同的极端，一种是在新能源领域利用核能；将其放射性应用于基因改造、检测和探测领域。
图 | 辐射育种园和核电站
另外一种便是做具有威慑力的核武器。从1945年7月16日开始，美国的第一枚核弹爆炸后，在接下来的74年里，全世界有超过两千次核爆。
图 | 1945年-2019年全世界核爆炸试验全球分布图 来源：NASA
以1986年切尔诺贝利核泄漏事件和1945年长崎和广岛的核弹事件为代表，核辐射对生物造成的伤害是非常严重的。轻者造成伤者呕吐，重者两时内生命凋亡，动植物还会因此致畸。
但是反过来，人类又利用元素的放射性完成粮食品种的改良、消灭癌细胞，成为惠民救人的利器。比如我们中学课本中提到的鲁棉一号。
图 | 鲁棉一号
元素的放射性是一把双刃剑，那么这把剑是通过什么样的原理与生物相作用的，为什么它能够对动植物造成伤害，这种伤害又怎么能够防御呢？
核反应会产生什么？
我们现在利用核能大多都是利用的核裂变技术，因为相比核聚变它更容易控制。原子核在裂变时会产生各种微观粒子和电磁辐射或能量，被称作核辐射。这种辐射可以使物质中的电子被激发，即使该物质电离或激发，所以也称这种辐射为电离辐射。这其中就包含了四种主要的辐射类型，α粒子、β粒子、γ射线和中子。其中α粒子即氦核，是由两个带正电的质子和两个中性的中子组成。β粒子就是高能的正电子流或者负电子流。而γ射线是一种能量比较高的电磁波，有着很强的穿透性。除此之外，在核事故之后还会释放放射性核素，这些核素就会成为新的放射源进一步传播。
图 | 核辐射与穿透性之间的关系 来源：新浪
顺带提一下，我们平时生活中遇到的，如电磁炉、电话电磁波都是非电离辐射，这类辐射能量并不足以使电子激发。所以日常对人类是不会造成伤害的。
什么是核辐射生物效应
核辐射实际上就是一种能量的传递过程**。咳咳，说点官方的）****当核辐射作用于动植物机体，传递的能量会对机体分子、细胞、组织和器官所造成的形态和功能方面**的后果，这就是生物效应。
为了描述核辐射对生物体的影响。国际上把物质吸收核辐射的能量的量，即吸收剂量用单位戈瑞（Gray）来表示，符号为“Gy”。进一步，国际规定用剂量当量来表示吸收量对机体的损害程度，单位用“希沃特”，符号为“Sv”。实际上这两者可以看作是等价的，都表示核辐射对机体的影响程度大小。一般对于人体用“Sv”单位，对于非人体用“Gy”单位。
核辐射对人体会有什么影响？
核辐射会以两种方式对人类造成伤害。一种是在人体外直接辐射，相当于一把外置的机关枪向人体突突，我们称之为外照辐射。另一种是，辐射源污染了空气、食物和衣物等，通过呼吸、进食和与皮肤接触进入到人体内部，在人体内突突，我们称之为内照辐射。所以后者的危害较大。
至于核辐射对于人体的作用，就要从分子层面说起。核辐射作用于人体细胞中，直接作用会使DNA、RNA和蛋白质等生物大分子发生电离或激发****。
图 | 就像剪刀一样将DNA/RNA链切断
另一方面，核辐射能够使得细胞中的水发生电离或激发，从而发生如下反应：
其中生成的基团带的那个小点可是非常危险的武器，表示自由基。它和过 H2O2 又会间接作用造成大分子结构的改变和活性丧失。总之辐射会损伤生物大分子，从而对细胞造成损伤或杀害。
人体对这些损伤细胞进行修复或者消灭的能力是有一定限度的，而这些辐照损伤超过一定限度（阈值），就最终会使人体出现一些病症，比如白内障、生育力减退等，这种效应被称为非随机效应。同时这样的伤害也会随着辐照吸收量的增加而增加。
表 | 引起成年人不同组织非随机效应的阈值剂量估算值
还有一类损伤，是不管辐射剂量到达多少都会存在，只是发生几率有大有小，辐射剂量越大，发生的概率就越大。如癌症等。
对于非人类物种来说，核辐射造成损伤的基本原理同上。对于动物常常会致其畸形甚至死亡生态系统是一个复杂的系统，辐射效应的影响不只是生物个体还会进而影响整个生态系统。
核生物效应的影响因素
那么，如果核事故发生，人们如何才能够减少和避免核辐射对我们的损伤呢，要知道减少核核辐射生物效应的方法，人们就可以在核事故中采取正确的措施。这个时候就需要用知识来武装我们了。
辐射生物效应的影响因素主要有两方面，一方面是与辐射有关的因素其中与辐射有关的因素，包括**射线种类和照射方式****、**照射剂量和照射剂量率、分次照射和间隔时间、照射部位和面积。如果我们依然把核辐射想象成机关枪，那么我们可以做如下的比喻。
射线种类包含我们之前提到的四种辐射方式，也就是机关枪的不同子弹类型，而照射方式就分为在体外射击还是在体内射击，即内辐照和外辐照。四种子弹他们的穿透能力不同，作用效果也不一样。α粒子、β粒子、γ射线和中子的穿透能力依次升高。
图 | α粒子、β粒子、γ射线和中子的穿透能力依次升高 来源：网络
α粒子电荷较高、移动较慢、射程较短，很容易被物质阻挡掉，外部射击造成的伤害有限。但是当能够发射α粒子的机关枪（核素）进入人体内时，对机体损伤远大于其他类型的子弹。
β粒子、γ射线这两种子弹，穿透性依次增强，能够贯穿机体组织，能够对人体组织的深部造成电离损伤，从外照射角度看，β粒子造成的损伤更大。
对于中子这种子弹，穿透性高而且能量可变，所以对人体的伤害取决于其自身的能量大小。如果只考虑外照辐射，辐射区抢险人员就可以穿上特制的防弹衣来抵挡子弹，也就是防护服。通常防护服就是用重金属纤维等材质来抵挡或减弱核辐射的伤害。
图 | 防辐射消防服 来源：网络
另一方面是与机体有关的因素。首先是个体的敏感性，这点我们可以理解为，和我们之前提到的生物自我修复能力的大小有关。所以这个因素和年龄、性别和健康情况都有关。通常幼儿和老人比壮年为敏感，生病、身体条件不佳或较重的外伤等都可能使放射敏感性增强。
最后就是不同器官、组织和细胞的放射敏感性。一般来说，分裂旺盛的细胞对于放射性更敏感**。**在辐射区作战时，消防指战员需要将检测器配戴在放射敏感性最强的部位。
如何防护？
外辐照的防护方法主要可以总结为以下几点，减少照射时间，增加与辐射源的距离，进行屏蔽，禁止直接接触辐射区物质。
图 | 辐射防护三原则 来源：网络
谈核色变？
所以我们还在谈核色变嘛，只要合理利用核辐射他就没有那么可怕。我们来看看核辐射正确打开方式。
图 | 辐射育种 来源：中国医学科学院放射医学研究所官网
图 | 辐射保藏 来源：中国医学科学院放射医学研究所官网
图 | X射线机 & CT机 来源：中国医学科学院放射医学研究所官网
国家标准规定，每个人在其一生中每年全身照射的吸收量量限值应不高1mSv。但是这只是最低的限度。我们生活中的辐射对我们几乎是不会造成任何影响的。
图 | 辐射含量 来源：网络
不知道大家还记不记得之前有辟谣过，香蕉里面有放射性物质并不会致病。一切抛弃剂量谈伤害的行为都是不科学的。
结语
目前我国的核辐射防护水平已跻身世界前列。正是一代一代人的努力，我们走出了一条和平为人民福祉的原子能道路。
参考文献
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