提起輻射,人們很自然地聯(lián)想到手機(jī)、電腦的電磁輻射,對(duì)電離輻射則比較陌生。其實(shí),這種電磁輻射就是電離輻射的一種。電離輻射還包括電子、質(zhì)子、中子及較重粒子的粒子源,微波輻射,光輻射,同步輻射等。我們的生活環(huán)境中存在著天然電離輻射和人工電離輻射,可以說(shuō),電離輻射就在我們身邊。電離輻射可以造福于人類,它在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用;電離輻射也可以給人類帶來(lái)巨大的災(zāi)難,特別是核武器和輻射事故的發(fā)生。因此,我們對(duì)待電離輻射這把雙刃劍時(shí),既要充分利用它來(lái)造福人類,又要嚴(yán)防它的危害。

　　一、身邊的輻射源

　　1. 天然電離輻射

　　人們一般很難躲避自然界的輻射源,如宇宙射線、陸地γ輻射、食入或吸入的長(zhǎng)壽命放射性核素和氡同位素。宇宙射線來(lái)自地球以外的宇宙空間,能量高、穿透力強(qiáng)。影響宇宙射線劑量的主要因素有高度(隨高度增加而增大) 、緯度(隨緯度增大而增大) 、屏蔽(如因房屋阻擋而減少) 。所以機(jī)組人員和居住在高海拔的人會(huì)受到更多的輻射,室內(nèi)的射線強(qiáng)度要比室外低20 %。陸地γ 輻射是由土壤、巖石、路面材料和建材等所含的放射性核素所致。比如土壤和巖石中的釷和鉀在蛻變時(shí)會(huì)釋放γ射線,而建筑材料是由地表物質(zhì)制造出來(lái)的,故也含有放射性。我們不可避免地會(huì)食入或吸入放射性核素,因?yàn)槿粘Ｉ钪械娘嬘盟?、菜肴和空氣中的塵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,鉀40 的放射性最強(qiáng),若大量食用這些物質(zhì),所受的輻射量將大大超過(guò)平均值。比如每周吃

　　80 克貽貝,就會(huì)增加50 %的食物輻射量。氡同位素來(lái)源于土壤、巖石,建材中的鐳逸入空氣中,會(huì)被我們吸入肺內(nèi)造成輻射。室外的氡會(huì)飄散開來(lái),但室內(nèi)的氡濃度只會(huì)疊加。研究發(fā)現(xiàn),室內(nèi)的氡含量與肺癌密切關(guān)系。幸運(yùn)的是,氡很容易被排除掉,只要打開排氣扇,就可以將室內(nèi)的氡吹走。

　　2. 人工電離輻射

　　人類社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生了人工輻射源,人工輻射源包括X 射線裝置、電子加速器和核反應(yīng)堆等。人工輻射源的運(yùn)行,人工放射性核素的生產(chǎn)和使用均引起人工電離輻射。但它們與天然輻射源比較,對(duì)人體的危害性相對(duì)較低。這里只介紹最常用的人工輻射源之一———電子加速器。

　　電子加速器是由加速裝置和電源兩個(gè)基本部件組成。自由粒子在加速裝置中可被電場(chǎng)直接或間接加速到很高能量,形成高能電子束。直接加速需與加速電子最終能量相當(dāng)?shù)母邏?而間接加速則通過(guò)隨時(shí)間不斷變化的電磁場(chǎng)將電子加速到高能量,直接加速主要運(yùn)用于低、中能電子束,當(dāng)需要5MeV 以上能量電子束時(shí)使用間接加速技術(shù)則更為經(jīng)濟(jì)。根據(jù)結(jié)構(gòu)、運(yùn)作模式和連接方式的變化,電子加速器可分為許多類型,主要有靜電加速器、倍壓加速器、電子感應(yīng)加速器、回旋加速器、對(duì)撞機(jī)和直線加速器等。目前,運(yùn)用相對(duì)論原理的對(duì)撞機(jī)技術(shù)仍在蓬勃發(fā)展,特別是超導(dǎo)技術(shù)的研究和應(yīng)用,為超高能加速器的發(fā)展注入了新的活力。

　　二、廣泛應(yīng)用有所作為

　　1945 年美國(guó)人在日本廣島上空投下一顆原子彈,使廣島近10 萬(wàn)無(wú)辜者命喪黃泉。那時(shí),人們開始意識(shí)到這種可怕的能量———輻射,而這種威力巨大的輻射就是電離輻射的一種。電離輻射的殺傷性和破壞力使我們恐懼,但是隨著不斷的研究,我們漸漸地摸透了它的脾氣,使輻射技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)保等領(lǐng)域。

　　1. 工業(yè)

　　在工業(yè)探傷中,射線探傷技術(shù)已經(jīng)取得了廣泛的應(yīng)用。這類技術(shù)是通過(guò)射線透射受試對(duì)象來(lái)獲取物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)或加工缺損等信息。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,工業(yè)射線DR(數(shù)字照相技術(shù)) 和工業(yè)CT 技術(shù)的開發(fā),使得射線無(wú)損探傷技術(shù)達(dá)到了一個(gè)全能水平。從而保證了高新技術(shù)的質(zhì)量控制,例如航空航天等工業(yè)中的許多關(guān)鍵部件(如阿波羅登月計(jì)劃中的航天飛機(jī)中,幾乎每個(gè)關(guān)鍵部件) 都要經(jīng)過(guò)中子或其他射線的控制,才能投入使用。

　　在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,質(zhì)量、密度、水分、料位、厚度都是要控制的信息,往往要求非接觸式地進(jìn)行測(cè)控。工業(yè)用核測(cè)量系統(tǒng)就是利用電離輻射與物質(zhì)間的相互作用原理,將入射粒子的全部或部分能量轉(zhuǎn)化為可觀測(cè)的信號(hào),從而解決了這一難題。

　　輻射加工是用于工業(yè)的實(shí)用技術(shù),它是通過(guò)電離輻射與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的物理,化學(xué)與生物效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。例如對(duì)寶石進(jìn)行中子輻照,寶石就會(huì)變得晶瑩剔透,光彩奪目;在印刷、紡織業(yè)中,通過(guò)輻照改變介質(zhì)的導(dǎo)電性從而達(dá)到消除靜電的目的,有效地防止了火災(zāi)或爆炸事故的發(fā)生;在化學(xué)加工中,利用輻射方法改善高分子材料的性質(zhì)或合成新型產(chǎn)品;醫(yī)療上通過(guò)輻照藥物和醫(yī)療用品進(jìn)行消毒等。這種加工方式在實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造,特別是高分子材料合成方面顯示了強(qiáng)勁的技術(shù)活力。

　　2. 農(nóng)業(yè)

　　1927 年在玉米育種工作中,人們首先發(fā)現(xiàn)X 射線能誘發(fā)植物突變,開創(chuàng)了人工誘發(fā)研究及其在作物育種上的應(yīng)用。輻射育種利用電離輻射誘發(fā)生物基因突變,在較短時(shí)間內(nèi)獲得新的有利用價(jià)值的突變體,育成優(yōu)良品種直接利用或作為種子資源間接利用。我國(guó)輻射突變育種的成就突出,育成的新品種占世界總數(shù)的四分之一,特別是糧、棉、油等作物的推廣,取得了顯著的增產(chǎn)效益。

　　昆蟲輻射不育是一種先進(jìn)的生物防治療法,不存在農(nóng)藥的環(huán)境污染。昆蟲受到電離輻射就會(huì)喪失生殖能力,從而降低了害蟲的數(shù)量,進(jìn)一步達(dá)到防治甚至根除害蟲的目的。目前,國(guó)內(nèi)外已經(jīng)廣泛采用這種技術(shù)。墨西哥采用該技術(shù)根除了果蠅,每年可以避免15 億美元的蟲害損失。我國(guó)用此方法對(duì)玉米螟、小菜蛾、柑橘大實(shí)蠅等害蟲得到了較好的防治效果。

　　食品輻照保藏是利用某種電離輻射源(γ射線、X射線或電子束射線) 發(fā)出的射線對(duì)食品進(jìn)行照射,從而引起食品中一系列化學(xué)或生物化學(xué)反應(yīng),達(dá)到抑止發(fā)芽、推遲后熟、延長(zhǎng)貨架期、殺蟲或滅菌的效果。經(jīng)輻照徹底殺菌的食品是宇航員和特種病人最為理想的食品。現(xiàn)這種技術(shù)已經(jīng)作為預(yù)防食源性疾病和開展國(guó)際農(nóng)產(chǎn)品檢疫的一種有效的手段。

　　3. 醫(yī)學(xué)

　　在醫(yī)學(xué)研究、臨床診斷和治療上,放射性核素及射線的應(yīng)用已取得巨大成就,形成了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的一個(gè)重要分支,即核醫(yī)學(xué)。核醫(yī)學(xué)是通過(guò)一些放射性物質(zhì)的特性,對(duì)病人的病灶部位進(jìn)行顯像來(lái)診斷疾病。例如用碘131 來(lái)觀測(cè)甲狀腺的功能狀態(tài);用鉻51 來(lái)測(cè)定紅細(xì)胞壽命;用PET(正電子斷層照相) 和載有18F 的藥物進(jìn)行腦代謝的顯像觀測(cè);用PET 和載有N13 的藥物來(lái)進(jìn)行心肌的顯像觀測(cè)和對(duì)心肌血流量進(jìn)行基礎(chǔ)研究。核醫(yī)學(xué)的診斷方法也為早期癌癥的發(fā)現(xiàn),挽救病人做出了巨大貢獻(xiàn)。

　　利用射線能在人機(jī)體內(nèi)引起電離作用,從而破壞病變細(xì)胞的原理,放射性治療成為了治療惡性腫瘤的重要手段。目前,這種治療方法已在癌癥治療中占70 %。在與癌病的抗?fàn)幹?新的放射治療技術(shù)也在迅速成長(zhǎng)。最近,一種叫BNCT(硼俘獲中子治療癌癥) 的方法已在世界范圍內(nèi)進(jìn)行了臨床實(shí)驗(yàn)。這種方法是利用含硼藥物的親癌性使硼進(jìn)入癌細(xì)胞,再用中子進(jìn)行轟擊,使在硼核內(nèi)發(fā)生(n ,α) 核反應(yīng),產(chǎn)生α粒子,在癌細(xì)胞尺寸內(nèi)把它殺死,具有殺傷范圍小、副作用小、易對(duì)準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)。

　　從1895 年X射線被發(fā)現(xiàn)數(shù)月后首先在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用,產(chǎn)生了X 射線診斷學(xué),使醫(yī)學(xué)診斷手段發(fā)生了質(zhì)的飛躍,到現(xiàn)在放射治療、核醫(yī)學(xué)等新分支學(xué)科的相繼問(wèn)世,不難看出,電離輻射技術(shù)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用正以方興未艾之勢(shì)蓬勃發(fā)展著。

　　4. 環(huán)境保護(hù)

　　日益增加的環(huán)境污染,構(gòu)成了人類和一切生物的嚴(yán)重威脅,成為人類和一切生物的公敵。當(dāng)前,人類正面臨著一個(gè)治理環(huán)境和減少污染的問(wèn)題。電離輻射治理三廢便是其中最有效的方法之一。電離輻射能有效地降解三廢中的有機(jī)物,殺死廢物中的有害微生物,提高污泥的沉降和過(guò)濾性能等,顯示出了相當(dāng)強(qiáng)的生命力。近年來(lái),我國(guó)已開展這方面的工作,在醫(yī)院污水的輻射消毒、輻射處理含氰廢水和農(nóng)藥廢水等方面取得了初步成效。相信,在保護(hù)環(huán)境的工作中,電離輻射會(huì)發(fā)揮越來(lái)越大的作用,為打造一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境提供保障。

　　三、電離輻射的防護(hù)

　　雖然電離輻射已被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等許多行業(yè),但它畢竟對(duì)人體有害。所以,對(duì)電離輻射的應(yīng)用從一開始就和防護(hù)聯(lián)系在一起。根據(jù)電離輻射的特點(diǎn),人們一般采用以下三種方法進(jìn)行防護(hù)。

　　時(shí)間防護(hù)　因人體接受電離輻射的量與照射時(shí)間成正比,所以減少接觸時(shí)間,就可以減少人體接受的劑量。比如在操作輻射源時(shí),應(yīng)熟練、準(zhǔn)確、迅速,以減少受照時(shí)間。

　　距離防護(hù)　電離輻射的強(qiáng)度與距離平方成反比,所以增加人體與輻射源之間的距離,可以顯著地減少人體接受的劑量。比如使用機(jī)械手,自動(dòng)化設(shè)備等增加工作人員與輻射源的距離。

　　屏蔽層防護(hù)　在輻射源與人體之間加入可以吸收電離輻射的物質(zhì),把電離輻射屏蔽起來(lái)。比如用鉛、鐵、石等屏蔽γ射線,用鉛、有機(jī)玻璃等屏蔽β射線。

　　針對(duì)輻射應(yīng)用的不同領(lǐng)域,一般采取不同的防護(hù)手段。在醫(yī)用輻射防護(hù)中,主要是對(duì)放射工作人員以及患者的輻射劑量加以控制;在開放性放射場(chǎng)所,一般采用良好的通風(fēng)設(shè)施;在輻射加工中,采用屏蔽的方法;對(duì)放射性廢棄物的處置,采用長(zhǎng)期儲(chǔ)存的方式。

　　電離輻射防護(hù)現(xiàn)已成為一門多學(xué)科的綜合性應(yīng)用科學(xué)。相信,隨著它的不斷完善,人類可以更加安全地駕馭電離輻射技術(shù)。

?。ā冬F(xiàn)代物理知識(shí)》 第15卷 第06期）