楊植宗 鄧?yán)?喻莉 劉洋

( 武漢空軍雷達(dá)學(xué)院基礎(chǔ)部 湖北 武漢 430019)

在人類活動對自然環(huán)境造成的物理性污染中，核輻射污染是危害較大、較受重視的污染之一.由于核科學(xué)的前沿性、核武器巨大的破壞力以及放射性知識的匱乏，致使人們對核輻射缺乏全面、科學(xué)的了解，從而產(chǎn)生恐懼心理，甚至“談核色變”.2011年日本福島核事故后，人們更加關(guān)注核輻射對人體造成的損害以及對環(huán)境造成污染.本文介紹核輻射對人體的危害及其安全防護(hù)知識，旨在幫助人們正確、全面地認(rèn)識核輻射，了解生活環(huán)境與核輻射之間天然的密切關(guān)系；在應(yīng)用核能技術(shù)的同時，要防止和控制輻射危害，保護(hù)環(huán)境，消除核恐懼心理.

1 核輻射及其特點(diǎn)

核輻射或射線是對伴隨原子或核過程發(fā)射的電磁輻射或各種離子或次原子離子束的總稱.核輻射可以來自原子核發(fā)生變化的過程；可以直接由加速器產(chǎn)生；也可以來自地球外層及星際空間.人們通常所講的核輻射主要指放射性物質(zhì)放射出的電磁輻射(X射線、γ射線)和粒子輻射(α粒子、β粒子和中子).所有核輻射具有一個共同的特性，就是都具有使與之作用的介質(zhì)原子發(fā)生電離的能力.因此，核輻射時常又被稱為電離輻射[1，2].

α射線由帶2個正電荷的氦原子核(又稱α粒子)組成；所以，在磁場中的偏轉(zhuǎn)方向與正離子流的偏轉(zhuǎn)相同,質(zhì)量大、電離作用強(qiáng)、貫穿本領(lǐng)小.β粒子是高速運(yùn)動的電子流，電離作用較小、貫穿本領(lǐng)較大；X射線和γ射線都是波長很短的電磁波，電離作用小、貫穿本領(lǐng)大.中子具有強(qiáng)的穿透能力，與物質(zhì)中原子的電子相互作用很小，基本上不會因使原子電離和激發(fā)而損失能量，因而比相同能量的帶電粒子具有強(qiáng)得多的穿透能力.

2 核輻射對人身體的影響

2.1 外照射和內(nèi)照射

核輻射對人體造成放射性危害的作用方式主要表現(xiàn)為外照射和內(nèi)照射.外照射危害主要是泄漏到環(huán)境中的放射線從人體外部對人體的照射，危害來源于體外放射源，放射源不與皮膚接觸.

內(nèi)照射危害是放射性物質(zhì)污染的空氣、水、食品及其他物品通過飲食、呼吸、皮膚毛孔、皮膚傷口進(jìn)入人體內(nèi)，釋放出放射線對人體的照射.一些微量放射性物質(zhì)產(chǎn)生的外照射和表面污染雖然沒有多大的現(xiàn)實(shí)意義，但是如果進(jìn)入體內(nèi)，將會連續(xù)照射人體，直到放射性物質(zhì)衰變了或被排出人體為止，因而對人體可能產(chǎn)生危害.

2.2 生物效應(yīng)

人體組織吸收核輻射能量后，會產(chǎn)生物理、化學(xué)和生物學(xué)的變化，導(dǎo)致生物組織的損傷，稱為生物效應(yīng)[3].人體組織受到射線的照射時,會使細(xì)胞中的原子吸收能量發(fā)生電離和激發(fā)，引起生物體結(jié)構(gòu)和功能的改變，導(dǎo)致細(xì)胞死亡或喪失正常的活性而發(fā)生突變，產(chǎn)生機(jī)體損害或遺傳危害.細(xì)胞死亡主要是指細(xì)胞喪失了分裂產(chǎn)生子細(xì)胞的能力；而細(xì)胞突變主要指癌變、基因突變和先天畸變.

核輻射對機(jī)體損傷的本質(zhì)是對細(xì)胞的滅活作用，當(dāng)被滅活的細(xì)胞達(dá)到一定數(shù)量時，軀體細(xì)胞的損傷會導(dǎo)致人體器官組織發(fā)生病變，表現(xiàn)為機(jī)體損害，最終可能導(dǎo)致人體死亡.軀體細(xì)胞一旦死亡，損傷細(xì)胞也隨之消失了，不會轉(zhuǎn)移到下一代.在核輻射或其他外界因素的影響下，可導(dǎo)致遺傳基因發(fā)生突變.當(dāng)生殖細(xì)胞中的DNA受到損傷時，后代繼承母體改變了的基因，導(dǎo)致有缺陷的后代，表現(xiàn)為遺傳危害.

2.3 劑量當(dāng)量

為了統(tǒng)一表示各種核輻射對人體的損傷程度，在放射醫(yī)學(xué)和人體輻射防護(hù)中使用“劑量當(dāng)量”的概念，這是反映各種射線或粒子被吸收后引起的生物效應(yīng)強(qiáng)弱的物理量，即不同的輻射種類、能量，在不同條件下照射，人體所吸收的劑量不同.經(jīng)過適當(dāng)修正，使得吸收的劑量與引起的危害相聯(lián)系.若劑量相當(dāng)，即“劑量當(dāng)量”值相同，則所造成的危害就相同.劑量當(dāng)量國際單位制單位為“西弗”(Sv：sievent)，即每千克人體組織吸收1焦耳的輻射能量為1西弗(J/kg).西弗是個非常大的單位，常用毫西弗和微西弗：1 Sv=1 000 mSv，1 mSv=1 000 μSv.從核武器爆炸中，人們確切知道在大劑量當(dāng)量(例如1 Sv)的短期照射下即可造成生物體的死亡[1].

國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)，以及國家有關(guān)法律規(guī)定，經(jīng)過長期積累或一次性照射后，機(jī)體無損傷又不發(fā)生遺傳危害的最大照射劑量，稱為最大容許劑量(MPD)，這個劑量當(dāng)量值就稱之為“劑量當(dāng)量限值”.也就是說，“劑量當(dāng)量限值”以下低劑量的核輻射，不會危害人的身體健康.不同國家或地區(qū)規(guī)定的“劑量當(dāng)量限值”不相同，我國對參與核輻射事件應(yīng)急工作的人員規(guī)定的劑量當(dāng)量限值如下[4]：

(1)一般情況下，應(yīng)急工作人員受到的有效劑量不得超過0.05 Sv；

(2)在控制嚴(yán)重事故時，工作人員受到的有效劑量不得超過0.1 Sv；

(3)在搶救生命時，工作人員受到的有效劑量應(yīng)盡一切努力控制，不超過0.5 Sv.

我國現(xiàn)行規(guī)定的劑量當(dāng)量限值為成人每年不超過50 mSv；放射性工作地區(qū)附近居民每天不得超過50 μSv；一般居民還應(yīng)更低.

3 生活中的核輻射

日常生活中，輻射無處不在，因?yàn)榈厍蛟谄湔Q生的那一刻起，就存在天然核輻射，人們一直生活在天然的核輻射環(huán)境中.天然核輻射照射源有來自外層空間和太陽表面的宇宙射線,也有來自地殼、建筑材料、空氣、水、食物和人體內(nèi)部存在的放射性核素.可以說包括人類的所有生物都是在各種核輻射的照射下演變、進(jìn)化和生活的.像這種自然界中原來就存在的射線照射，稱之為“天然本底”.各地天然本底的大小，因地質(zhì)、海拔高度等不同而有所不同.聯(lián)合國原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會(UNSCEAR)歸納的各種天然照射成分產(chǎn)生的世界范圍的人均年有效劑量為[5]：宇宙射線0.4 mSv，地面γ射線0.5 mSv(外照射)；吸入(主要是氡)1.2 mSv，食入0.3 mSv(內(nèi)照射)，總計(jì)2.4 mSv.北京地區(qū)每年的天然本底約為2 mSv.這包括了內(nèi)照射與外照射之和.由于各地區(qū)放射性物質(zhì)含量、元素組成有很大差異，其天然本底輻射的劑量也有較大差別.世界上有少數(shù)地區(qū)天然本底遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了3 mSv的正常平均水平，例如,巴西的大西洋沿海、法國的紐曼島、意大利的個別地區(qū)等，天然本底平均水平達(dá)到10 mSv.在印度的喀拉拉邦居民受到的天然本底輻射高達(dá)13 mSv左右.這樣的少數(shù)地區(qū)就稱之為“高本底地區(qū)”.

在世界范圍內(nèi)，對一般公眾,照射貢獻(xiàn)的第二大因素是醫(yī)學(xué)輻射.例如,到醫(yī)院進(jìn)行一次X光胸透的輻射劑量是0.3 mSv左右，拍一次胸片的輻射劑量在0.02～0.05 mSv，一次胸部CT的輻射劑量約為5～8 mSv(因時間長短及部位不同而異).使用加速器或進(jìn)行放療等也會受到一定劑量的射線照射，有時劑量還相當(dāng)大.例如用3.7×107Bq①[注]注：①Bq(貝克勒爾)放射性活度的國際單位，定義為每秒1次衰變，與常用的單位Ci(居里)的關(guān)系是1Ci=3.7×1010Bq.的32P作腫瘤診斷，全身劑量約80～100 mSv，此時骨骼受到的劑量約為200～400 mSv；用7.4×106Bq的198Au作肝掃描，全身劑量約1～4 mSv，而肝受到的劑量約40～80 mSv；用7.4×106Bq的203Hg作腦掃描，全身劑量約2～4 mSv，此時腎受到的劑量高達(dá)120～140 mSv.可見，診斷、治療時人身體受到的核照射劑量是很大的.即使如此也并沒有給治療者造成放射性危害，更沒有引起人們的恐慌，因而為大多數(shù)人所接受.

我國居民在生活環(huán)境中所受到的核輻射來源及比例為[5]：天然輻射(93.4%)、職業(yè)照射(1.2%)、工業(yè)活動(1.2%)和醫(yī)療照射(4.2%).

4 核輻射的防護(hù)

核輻射對人體有傷害作用，這種傷害有時是不可避免的，就像電雖電人，但人離不開電，也沒有人怕被電而點(diǎn)煤油燈一樣.關(guān)鍵是我們要根據(jù)核輻射危害的作用方式和特點(diǎn)，采取有針對性的防護(hù)措施，正確地去使用它和進(jìn)行有效的防護(hù)，從而將這種輻射控制到最小，小到人體完全能夠承受的程度，以避免其對人體的傷害.

4.1 外照射的防護(hù)方法

外照射防護(hù)的原則是盡量減少人體受到照射的劑量，把它控制在劑量當(dāng)量限值以下.在確定輻射源的情況下，決定人體受到照射劑量的大小的因素是離輻射源的距離、照射時間和屏蔽情況.因此，外照射的防護(hù)通常遵循時間、距離和屏蔽三原則.

(1)時間防護(hù)法

人所受輻射劑量的大小與接近放射源的時間成正比.因此，在相同的核輻射場中，人體受照時間越長，所受的劑量也就越大.對于輻射防護(hù)來說，一切接觸到核輻射的環(huán)境中，都應(yīng)以盡量縮短受照時間為原則;所有人員都應(yīng)盡量減少在核輻射場中不必要的停留時間.工作人員都必須經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)，作到熟悉操作，縮短工作周期;沒有操作任務(wù)時即遠(yuǎn)離輻射源.

(2)距離防護(hù)法

對于放射的幾何形狀較小的“點(diǎn)”源，在其他條件不變時，人所受到輻射劑量的大小與人至放射源之間距離的平方成反比.因此，增大人體與輻射源間的距離是降低人體受照射劑量簡單有效的途徑.凡實(shí)際情況允許，操作人員應(yīng)遠(yuǎn)離放射源;公眾人員更不宜接近.

(3)屏蔽防護(hù)法

核輻射通過物質(zhì)時由于電離碰撞或其他作用過程而被吸收，射線強(qiáng)度被減弱.不同種類的射線，其電離密度和穿透能力各不相同，引起的生物效應(yīng)也不同.圖1顯示了α,β,γ射線和n(中子)穿透能力.

α射線即α粒子電荷較高、移動較慢、在空氣中射程為數(shù)厘米，在生物體內(nèi)的射程只有幾百微米；很容易被物質(zhì)吸收，紙片就可擋住它，外照射意義不大，僅能損傷機(jī)體的表皮.但當(dāng)放射線的核素進(jìn)入體內(nèi)時，則因電離密度大，對機(jī)體損傷遠(yuǎn)大于X射線和γ射線，就內(nèi)照射而言，其危害性最大.β射線的射程在空氣中可達(dá)數(shù)米，在生物體內(nèi)為幾毫米到幾十毫米，有機(jī)玻璃和鋁都是很好的擋板.X射線和γ射線都由不帶電的光子組成，其電離密度小而穿透力強(qiáng)，沒有射程概念.能夠貫穿機(jī)體組織，通過間接電離作用在射程的末端發(fā)生極高的電離密度，對深部組織作用大.從外照射角度看，輻射生物效應(yīng)大,鉛和混泥土才能有效擋住它.

圖1 射線穿透能力的比較

因此，根據(jù)輻射源的性質(zhì)，在其周圍加上一層合適和足夠厚的屏蔽材料，可以阻擋或減弱核輻射對人體的照射，起到很好的防護(hù)作用.根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，一般的核輻射劑量，經(jīng)過7 cm的鉛以后基本上就能屏蔽掉了.在空間窄小或距離建筑物較近，人員無法避開足夠的安全距離時，可以采取“鉛屏蔽”的防護(hù)措施.

4.2 內(nèi)照射的防護(hù)方法

直接吸入氣載放射性物質(zhì)以及通過口腔咽下或通過皮膚、傷口使放射性物質(zhì)進(jìn)入體內(nèi)，造成內(nèi)照射的危害.因此，內(nèi)照射可通過減少放射源數(shù)量，包括大氣、人體或物體表面的輻射量.穿戴防護(hù)衣，防止皮膚直接接觸輻射源；戴正壓呼吸面具或氣衣，防止吸入放射性微塵；禁止在輻射控制區(qū)吃、喝、吸煙，限制食入放射性物質(zhì)的途徑；避免帶裸外傷進(jìn)入輻射控制區(qū)等方式進(jìn)行防護(hù).

4.3 要有較強(qiáng)的核輻射安全防護(hù)意識

雖然不必對核輻射存有“恐懼心里”，但也絕不能“掉以輕心”.無論是日常生活中還是工作時，都應(yīng)該有清醒的核輻射安全防護(hù)意識，盡量避免不必要的核輻射.在存在核輻射的場所及放射源容器上，必須加“電離輻射”字樣的明顯標(biāo)志，在可能有閑雜人員等經(jīng)過的地方設(shè)置圍欄，嚴(yán)禁非工作人員入內(nèi).一般人員在放射源周圍活動或者接近輻射源時，不可能攜帶測量儀器，無法確認(rèn)接受了多大劑量的輻射、是否超過了“個人劑量當(dāng)量限值”的規(guī)定；那么，最好的辦法就是遠(yuǎn)離；不能避免時，就一定要采取相應(yīng)的安全防護(hù)措施.

5 結(jié)束語

談到核，人們往往會聯(lián)想到核武器，想到1945年美國在日本廣島投下原子彈所造成的嚴(yán)重災(zāi)難.事實(shí)上，各種核儀表、核設(shè)施和原子彈的性質(zhì)是完全不同的.世界上死于交通事故的人每年約20萬人，可是人們卻習(xí)以為常.如果哪個核企業(yè)一出事故，哪怕是幾年出一次也為人們十分關(guān)注，但往往缺乏數(shù)量的概念.美國1975年耗資幾千萬美元，花了三年時間，進(jìn)行“反應(yīng)堆”安全研究.結(jié)論為：美國100座壓水堆和沸水堆核電站，對美國人平均每年造成的個人死亡風(fēng)險(xiǎn)是汽車事故的十萬分之一，是飛機(jī)事故的三千分之一.我們完全有理由相信，只要在應(yīng)用核科學(xué)技術(shù)過程中嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，遵守安全操作規(guī)程，并加強(qiáng)放射性監(jiān)測和管理，合理應(yīng)用各種防護(hù)措施，大家的安全是完全有保障的.

自從1896年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射性以來,核科學(xué)已經(jīng)走過了百年有余的歷史.核科學(xué)的出現(xiàn)使人們能夠從一個新的微觀層次更深刻地了解物質(zhì)結(jié)構(gòu).在20世紀(jì)，核科學(xué)技術(shù)得到了空前的發(fā)展，已對人類社會進(jìn)步產(chǎn)生了巨大的影響.盡管核武器的使用、核電站事故給人類帶來了悲劇，但核科學(xué)技術(shù)的和平利用已經(jīng)極大地造福人類；核電、核醫(yī)學(xué)、核固體物理學(xué)、材料核科學(xué)、輻射化學(xué)工業(yè)、核農(nóng)業(yè)技術(shù)及核探測技術(shù)等正在對人類文明進(jìn)步發(fā)揮巨大的推進(jìn)作用.

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