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为什么造原子弹的铀球,工人能用车床车!浓度那么高没有辐射吗?

2020-10-26  华民

有两个情节可能大家都想不明白,一个是造原子弹时,工人直接在车床上车铀球,另一个是网上有照片直接用手拿铀,这些都是浓缩铀,放射性那么强,当事人都不怕辐射吗?

物质的放射性到底是啥情况

有朋友认为重元素才会有放射性,其实这是不对的,很多元素的同位素都有放射性,比如位于元素周期表第一号的氢同位素氚,就具有放射性。它的原子核由一颗质子和两颗中子组成,比它少一颗中子的是氘,没有中子的是氕。

三种同位素三个名字,在元素界氢是蝎子拉屎独一份。氚原子核中的其中一颗中子会经过β衰变衰变成质子,原子核变成2颗质子+一颗中子的氦三,这个半衰期是12.43年!(半衰期的意思是一半变成另一种物质的时间)。

为什么会衰变呢?衰变到底有几种类型?

原子核之间是质子和中子组成的,强核力(强作用力)是它们之间的纽带,但同时电磁力则是它们之间的斥力的来源,不过中子电中性不存在库伦斥力,但两者差异太大,原子核就会不稳定,会发生衰变,这种在强核力控制下的衰变就是α衰变。

α衰变

α衰变时重原子核会发射出一个氦核(氦四原子核:2个质子,2个中子),这种衰变释放的辐射就是氦原子核,质量大,但飞不远,而且一张纸就能挡住。

β衰变

而另一种则是弱相互作用下的β衰变,比如自由中子会释放一个电子和一个反中微子而成为质子,也就是氢原子核!β衰变发射的高速电子流速度很高,可达光速的99%,因此它有比较强的穿透力!(β衰变还包含正β衰变和负β衰变,有兴趣朋友可以查查资料)

γ衰变

还有一种是γ衰变,当发生α衰变和β衰变时,处于激发态的原子核是不稳定的,从低激发态和基态跃迁时往往释放出光子,这就是γ衰变,γ衰变不改变核电荷数和核子数,但γ射线不好处理,穿透力太强,能量很大,会造成生物体DNA断裂进而引起细胞突变,所以后果挺严重。

所以这是对医疗用品、化妆品、香料进行灭菌常用方法,一般是使用钴-60作为辐射源头。灭菌速度快、灭菌彻底,无化学残留无环境污染等优点。

为什么铀球可以直接上车床车,人体不会有影响吗?

上文我们了解了衰变的几种形式,似乎看起来非常危险,但我国第一颗原子弹的铀球就是车床直接车制的,当年是上世纪六十年代,不像现在有数控车床,而且可以用机械手来操作完成,完全是原公浦师傅利用普通车床手工操作完成的!

当然原公浦师傅也有口罩和乳胶手套,车床也加了玻璃罩,这些防护手段对于对于放射性物质的α衰变时重原子核会发射的氦核来说,防护其实还是可以的,但对于β衰变时的高速电子流和γ衰变的伽马射线来说,这些防护如同虚设!

但原公浦师傅并没有明显受到辐射影响,一直到80多岁时确诊为前列腺癌,与当年车制铀球相隔几乎半个世纪,很难确认两者之间有什么直接联系,至少我们也可以认为当年的车制铀球对这次癌症应该没有强相关联性!

原公浦和夫人

毕竟像日本东海村核事故中的三位工人那样,一个月左右就全身溃烂惨不忍睹,最后他们在无比痛苦中去世,那么为什么我国原子弹的铀球还能车呢?这个我们必须得来了解下铀-235的衰变了!下图是铀-235的衰变链

铀-235的衰变链

铀-235的衰变链第一就是α衰变,释放氦核后衰变称钍-231,然后再β-衰变,这个会有高速电子流产生,防护开始有点困难,但最恐怖的γ衰变并没有出现,而且这个作为原子弹核装药的铀球,其是高度浓缩铀,铀-235的比例很高,杂质也是铀-238,其他元素比例极低!

而且铀-235的半衰期是是7.04亿年,尽管不能理解为到7.04亿年才开始衰变,但从理论上讲,半衰期越久,单位时间内衰变的原子核就越少!后面钍-231衰变的高速电子流也越少,因此原公浦师傅的防护服防护α粒子并不是什么大问题,这也是铀球敢于上普通车床车制的原因!

钴-60衰变

上图是钴-60的衰变,β衰变后激发态是γ衰变,而且它的半衰期只有1925.2天,因此 钴-60辐射性极强,会严重损害人体血液内的细胞组织,造成白血病甚至死亡!

要是是个钴-60的球的话,就没人敢加工了!

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