又想到题目钻安检机和坐飞机比危险了,可惜有关试题我也不能多提
近年来社会公众对核辐射的警惕性有较大提升,推动了核辐射相关知识的普及,核辐射测试仪器的销量也有空前的提高。许多人会问到相似的问题,例如,测到什么数值算合格?如何判断海鲜能不能吃?我家马桶数值偏高,我很担心,怎么办?本文从常见的问题入手,对相关知识进行一次较为系统的梳理。
(一)什么是核辐射
核辐射过去被称为“电离辐射”,意思是这种辐射的能量较高,可以让物质电离。但“电离”并不是唯一的作用方式,也不是每种辐射都可以引起电离。
常见的核辐射包括两大类。
一是运动的微观粒子,例如电子、质子、分子、中子、原子、原子核。任何微观粒子,只要速度足够高,例如接近光速,都可以像子弹那样打进人体内部。如果它们和人体内的分子(比如DNA)或原子发生作用,就会改变分子或原子的性质,从而产生危害。
二是高能光子,就是比紫外线波长还短的光,通常称为γ射线或x射线。x射线与γ射线是同一种射线,没有任何区别,只是根据它的来源起了不同的名字。来自原子核的叫γ射线,来自核外电子或其他途径的叫x射线。
在特定条件下,一种辐射可能引发另一种辐射。例如能量在10MeV以上的光子,可以作用于原子核,打出中子辐射。β射线(电子)可以和其它原子作用,产生x射线(韧致辐射)。
辐射可以从外部打入人体,叫做“外照射”,也可能从人体内部产生并作用于人体。人体内部本身就有很多产生辐射的物质,如果吃、吸进或注射了产生辐射的物质,也会在人体内部放出射线,这就是“内照射”。
(二)环境中的核辐射
人们无时无刻不在核辐射中。
自然界的辐射来源于地上或者天上。
来自地面的叫地面辐射。空气、水、岩石、土壤等等,都含有产生辐射的物质。尤其常见的是铀和钍,在土壤中就有丰富的含量,随时放出射线。水泥、砖头等,本质上是岩石或土的变种,也就具有相应的辐射。除此之外较为明显的是钾,人体的必须元素,自然界中有0.01%的钾是具有较强放射性的40K。
来自于天上的叫宇宙射线。太阳就是一个巨大的射线源,除了发出可见的阳光,还射出天量的微观粒子及高能光子。虽然有地球磁场和厚厚的大气层保护,依然有极少量打到地面,还有一些会与空气作用,产生另一些辐射。
辐射最低的地方,是远离地面,但又不算太高的空中。距离地面两三百米到两三千米的地方,地面辐射照不到,大部分宇宙射线也下不来,于是辐射最小。
除了天然的辐射,还有少量来自于人工核素。历史上进行过很多核试验,也发生过核事故,它们都向自然界排放了放射性物质,这些放射性物质已经扩散到全球。
到医院拍X光,做同位素造影等,也会受到辐射。
(三)生活中的辐射来源
正如第二节所讲,生活中的辐射大部分来自地面或天上。但对人体危害最大的,是吃进去或者吸进去的放射性物质。铀和钍在发出辐射的同时,还会产生氡气,氡气可以被吸进肺里,产生内照射。吸烟或呼吸充满尘埃的空气,都会吸进放射性粉尘。烟里面的典型辐射源是210钋。这些210钋是哪里来的呢?当然来自于烟草,而烟草中的放射性元素又来源于土壤和大气沉降,包括下雨把低层大气中的氡衰变产物携带到叶片表面,又被叶片吸收。农田就是铀和钍的大本营,这些元素在衰变过程中会产生大量放射性产物。除非无土栽培,否则植物会不可避免的吸收一些放射性物质,而吃草和粮食长大的牲畜,显然也可能富集这些物质,特别是内脏和骨骼。对于某些难以排出的元素,养得越久,富集就会越明显,老母鸡当然比速成鸡脏得多。食物链顶端的人,毫无疑问是很脏的。
(四)辐射有安全限值吗
主流的观点是,接受的辐射越少越好,应当避免不必要的辐射。国际辐射防护委员会(ICRP)建议,公众的年有效剂量不超过1mSv。
于是,很多人拿这个数值来作为“安全剂量”标准使用,甚至把它除以8760小时,算出一个0.11μSv/h的所谓“安全标准”。这种做法是完全错误的。
事实上,从来没有哪个正规的标准或规范提出过“安全剂量”的具体数值。任何大小的辐射都会引起对应的风险,除非剂量特别大,这些风险只具有统计学的意义,对个人的影响远小于其它随机因素。
ICRP的建议,实际上仅针对“实践和干预中”人员所受照射的防护。也就是说,它是针对辐射管理的建议,仅针对主管部门认为可以管理的辐射、需要防护或需要补救的情况,而不是对普通公众的建议。它对公众剂量的建议,针对的是“有关关键人群组的成员”,也就是特定公众——常见的情况是核电站周边数公里,核事故现场附近的公众。
显然,人们在生活中受到的自然本底辐射无法管理、无需防护或补救,包括乘坐飞机受到的宇宙射线照射。
但机组人员在飞机上提供服务所受的辐射,主管部门就可以认为需要管理,比如限制年飞行小时数。也可以认为需要补救,比如怀孕前先转半年地勤。
即便普通公众非要认为自己就是“有关关键人群组的成员”,要拿1mSv来要求自己,也不能随便计算总剂量。
例如,在医院拍CT,会受到数mSv的局部照射。但是这部分剂量,是不能算到1mSv里面的。
我国公众平均受到的自然本底辐射外照射的年有效剂量,大约是1mSv,也是不能算到上面那个1mSv里面的。
而人体吸入氡气及体内固有的放射性元素,例如40K引起的内照射,还有总共大约1.5mSv,当然也不属于这个1mSv。
总之,1mSv只是一个用来管理因某种可以控制,且需要防护、或需要补救的原因,例如核电站的排放,而导致公众接受的额外辐射剂量的一个限定值,不是安全标准。是否满足这个值是通过模型验算的,因为不可能也不必要为每个公众戴上仪器,即便是特定公众。
生活在高本底地区(例如广东阳江地区),受到的自然照射通常会比世界平均值高好几倍。有些地方,仅自然照射就有超过10mSv的年有效剂量。
在统计中,并没有发现这些地方癌症或畸形高发。实际上,还有一部分流调结果显示,某些高本底地区的健康状况反而偏好,甚至有人站在进化论的角度给出了解释——地球历史上的辐射比现在更高,因此在漫长的演化中,生物更适应比现在稍高的辐射环境。
所以,小于多少的辐射是安全的?我给不出答案。我只能说,不必要的辐射尽量少接触。假设你很在意这一点,那么就别每年体检都去拍片,如果拍的收益更大(例如你是重度烟民),一定要选择刚买了新机器的医院,因为医用仪器的总体发展趋势是剂量越来越小。
如果你是核爱好者,喜欢摆弄一些天然放射性物质,又愿意为此付出代价,那么我认为你就属于特定公众,可以参照1mSv的额外照射来约束自己的行为。比如按每年摆弄24小时算,在玩的时候平均全身剂量当量率不应超过40μSv/h。
(未完待续)
[修改于 5时3分前 - 2024/04/28 07:25:47]
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