提起辐射,人们很自然地联想到手机、电脑的电磁辐射,对电离辐射则比较陌生。其实,这种电磁辐射就是电离辐射的一种。电离辐射还包括电子、质子、中子及较重粒子的粒子源,微波辐射,光辐射,同步辐射等。我们的生活环境中存在着天然电离辐射和人工电离辐射,可以说,电离辐射就在我们身边。电离辐射可以造福于人类,它在工业、医学、农业上有着广泛的应用;电离辐射也可以给人类带来巨大的灾难,特别是核武器和辐射事故的发生。因此,我们对待电离辐射这把双刃剑时,既要充分利用它来造福人类,又要严防它的危害。

1身边的辐射源

天然电离辐射

人们一般很难躲避自然界的辐射源,如宇宙射线、陆地γ辐射、食入或吸入的长寿命放射性核素和氡同位素。宇宙射线来自地球以外的宇宙空间,能量高、穿透力强。影响宇宙射线剂量的主要因素有高度(随高度增加而增大)、纬度(随纬度增大而增大)、屏蔽(如因房屋阻挡而减少)。所以机组人员和居住在高海拔的人会受到更多的辐射,室内的射线强度要比室外低20 %。陆地γ 辐射是由土壤、岩石、路面材料和建材等所含的放射性核素所致。比如土壤和岩石中的钍和钾在蜕变时会释放γ射线,而建筑材料是由地表物质制造出来的,故也含有放射性。我们不可避免地会食入或吸入放射性核素,因为日常生活中的饮用水、菜肴和空气中的尘埃中都含有一定量的放射性核素。在某些食物中的放射性核素中,钾40的放射性最强,若大量食用这些物质,所受的辐射量将大大超过平均值。比如每周吃

80克贻贝,就会增加50 %的食物辐射量。氡同位素来源于土壤、岩石,建材中的镭逸入空气中,会被我们吸入肺内造成辐射。室外的氡会飘散开来,但室内的氡浓度只会叠加。研究发现,室内的氡含量与肺癌密切关系。幸运的是,氡很容易被排除掉,只要打开排气扇,就可以将室内的氡吹走。

人工电离辐射

人类社会的发展产生了人工辐射源,人工辐射源包括X射线装置、电子加速器和核反应堆等。人工辐射源的运行,人工放射性核素的生产和使用均引起人工电离辐射。但它们与天然辐射源比较,对人体的危害性相对较低。这里只介绍最常用的人工辐射源之一---电子加速器。

电子加速器是由加速装置和电源两个基本部件组成。自由粒子在加速装置中可被电场直接或间接加速到很高能量,形成高能电子束。直接加速需与加速电子最终能量相当的高压,而间接加速则通过随时间不断变化的电磁场将电子加速到高能量,直接加速主要运用于低、中能电子束,当需要5MeV以上能量电子束时使用间接加速技术则更为经济。根据结构、运作模式和连接方式的变化,电子加速器可分为许多类型,主要有静电加速器、倍压加速器、电子感应加速器、回旋加速器、对撞机和直线加速器等。目前,运用相对论原理的对撞机技术仍在蓬勃发展,特别是超导技术的研究和应用,为超高能加速器的发展注入了新的活力。

2广泛应用有所作为

1945年美国人在日本广岛上空投下一颗原子弹,使广岛近10万无辜者命丧黄泉。那时,人们开始意识到这种可怕的能量---辐射,而这种威力巨大的辐射就是电离辐射的一种。电离辐射的杀伤性和破坏力使我们恐惧,但是随着不断的研究,我们渐渐地摸透了它的脾气,使辐射技术广泛应用于工业、农业、医学、环保等领域。

工 业

在工业探伤中,射线探伤技术已经取得了广泛的应用。这类技术是通过射线透射受试对象来获取物体内部结构或加工缺损等信息。随着计算机技术的发展,工业射线DR(数字照相技术)和工业CT技术的开发,使得射线无损探伤技术达到了一个全能水平。从而保证了高新技术的质量控制,例如航空航天等工业中的许多关键部件(如阿波罗登月计划中的航天飞机中,几乎每个关键部件)都要经过中子或其他射线的控制,才能投入使用。