圖片中手捧的金屬餅正是一塊鈾與鋯、鉬等金屬組成的合金。眾所周知,鈾具有放射性,可以制作核燃料。在大家的印象中,接觸這種放射性的核材料,需要穿戴防護(hù)服,全身武裝到牙齒,以免被輻射所傷。然而就是這種放射性物質(zhì),懂行的專家竟然敢直接拿在手里,就算不戴手套也行,只是接觸之后需要洗手。
這樣操作真的沒有危險(xiǎn)嗎?
不同于化學(xué)炸彈,核彈的爆炸能量來源于核聚變和核裂變這兩類核反應(yīng)(核反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)的不同之處在于核反應(yīng)發(fā)生在原子核層面,能夠改變?cè)氐姆N類)。以原子彈為例,它彈體內(nèi)部填充的核材料便是純度達(dá)到90%以上的濃縮鈾,讓鈾發(fā)生鏈?zhǔn)搅炎?,便能夠釋放出巨大的能量?/p>
核武器威力極其恐怖,爆炸后能夠釋放出極強(qiáng)的核輻射,這些輻射便是大量鈾原子核裂變后釋放的。
一說到輻射,很多人都覺得它很可怕,不過當(dāng)你對(duì)輻射有了正確的認(rèn)識(shí),你就會(huì)產(chǎn)生新的看法。
輻射是能量以電磁波或者粒子向外界擴(kuò)散的一種現(xiàn)象,它可分為電離輻射和非電離輻射,通常只有電離輻射才能在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較大的危害。然而非電離輻射并沒有那么可怕,太陽(yáng)光就是太陽(yáng)發(fā)出的電磁輻射,任何溫度在絕對(duì)零度(零下273.15℃)以上的物體也都會(huì)持續(xù)向外界輻射紅外線,我們無時(shí)無刻不在接受這些電磁輻射的照射,不過一點(diǎn)事也沒有。
微觀粒子具有波粒二象性,電離輻射是指波長(zhǎng)小于100納米的輻射,核輻射就屬于電離輻射。核聚變或者核裂變過程中會(huì)釋放出核輻射,放射性元素衰變(衰變是一種不穩(wěn)定元素元素的原子核通過釋放射線或者粒子轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定元素的原子核的一種現(xiàn)象)過程中也會(huì)釋放核輻射。
核輻射有多種類型,包括阿爾法射線(氦原子核)、貝塔射線(電子)、伽馬射線(光子)、中子、正電子、中微子等。其中阿爾法射線用一張薄薄的紙就能阻擋,穿透力很弱;貝塔射線穿透力稍強(qiáng)一點(diǎn),用鋁箔才能擋?。淮┩噶ψ顝?qiáng)的是伽馬射線,需要厚厚的鉛板才能擋住;至于中子射線,它的穿透能力比伽馬射線還強(qiáng)。原子彈爆炸后就會(huì)釋放出大量的伽馬射線和中子射線。
鈾(U),原子序數(shù)92,就是原子核中有92個(gè)質(zhì)子,它在自然界中天然存在三種同位素(同位素就是原子核中質(zhì)子數(shù)相同,中子數(shù)不同的元素),分別是鈾238、鈾235、鈾234,它們?cè)谧匀唤缰械呢S度分別為99.28%、0.71%和0.006%,這三種均具有放射性。鈾238由馬丁·海因里?!た死樟_特發(fā)現(xiàn)于1789年,而鈾235則由加拿大科學(xué)家鄧史達(dá)發(fā)現(xiàn)于1935年。
鈾238雖然豐度高,也能發(fā)生裂變,但不能持續(xù)自發(fā)地進(jìn)行鏈?zhǔn)椒磻?yīng),因此鈾238也被稱之為貧鈾。不過鈾235卻可以,但它在自然界中的豐度非常低,并且通常與鈾238共存,因此需要將它們分離,才能提純鈾235,使它的純度達(dá)到90%以上,才可以用來制造原子彈。高純度鈾235可以通過氣體擴(kuò)散法、氣體離心法等來獲得,但過程并不簡(jiǎn)單,僅分離出1公斤武器級(jí)鈾235就需要200噸鈾礦石。
(圖為鈾礦石加工煉鈾過程中的中間產(chǎn)物:重鈾酸銨粉末)
原子彈中裝載的核材料就是核武級(jí)別的鈾235。核聚變發(fā)電站中用的通常也是鈾235,只不過那種濃縮鈾的純度只有3%左右,遠(yuǎn)沒有核武級(jí)別的濃縮鈾的純度高。
在很多人的印象中,具有放射性的物質(zhì)都是十分危險(xiǎn)的,更別說核武級(jí)別的鈾235。但研究人員敢徒手拿,并不是不怕死,而是真的沒有危害。
放射性元素會(huì)自發(fā)地釋放出核輻射,不過上文所提到的三種鈾的天然同位素素衰變時(shí)只會(huì)輻射出阿爾法射線,而這種輻射連你的皮膚都無法穿透。我們身體表面的皮膚最外層是一層死皮,就像一層薄薄的盔甲,輻射穿不透。
并且這三種同位素的半衰期(半衰期是指一定數(shù)量的原子核發(fā)生半數(shù)衰變所需要的時(shí)間)都超級(jí)長(zhǎng),鈾238的半衰期大約為45億年,鈾235的半衰期大約為7億年,鈾234的半衰期大約為25萬年。
總之,短時(shí)間內(nèi)徒手直接接觸核武級(jí)別的鈾,確實(shí)不會(huì)對(duì)身體產(chǎn)生任何危害。至于天然的鈾礦石,它的輻射量就更低了。不過需要注意,盡管直接接觸沒有危害,但如果鈾進(jìn)入人體內(nèi)仍有危害,畢竟它還是有輻射的,并且還是重金屬。
鈾一旦放到反應(yīng)爐中發(fā)生反應(yīng),輻射量就大多了,是非常危險(xiǎn)的,就算穿上防護(hù)服也不能直接接觸,需要用到機(jī)器人。
好了,就講到這兒,關(guān)注我,下次見。
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