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為什么造原子彈的鈾球,工人能用車床車!濃度那么高沒有輻射嗎?

 星辰大海種花家 2020-10-25

有兩個情節(jié)可能大家都想不明白,一個是造原子彈時,工人直接在車床上車鈾球,另一個是網上有照片直接用手拿鈾,這些都是濃縮鈾,放射性那么強,當事人都不怕輻射嗎?

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物質的放射性到底是啥情況

有朋友認為重元素才會有放射性,其實這是不對的,很多元素的同位素都有放射性,比如位于元素周期表第一號的氫同位素氚,就具有放射性。它的原子核由一顆質子和兩顆中子組成,比它少一顆中子的是氘,沒有中子的是氕。

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三種同位素三個名字,在元素界氫是蝎子拉屎獨一份。氚原子核中的其中一顆中子會經過β衰變衰變成質子,原子核變成2顆質子+一顆中子的氦三,這個半衰期是12.43年?。ò胨テ诘囊馑际且话胱兂闪硪环N物質的時間)。

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為什么會衰變呢?衰變到底有幾種類型?

原子核之間是質子和中子組成的,強核力(強作用力)是它們之間的紐帶,但同時電磁力則是它們之間的斥力的來源,不過中子電中性不存在庫倫斥力,但兩者差異太大,原子核就會不穩(wěn)定,會發(fā)生衰變,這種在強核力控制下的衰變就是α衰變。

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α衰變

α衰變時重原子核會發(fā)射出一個氦核(氦四原子核:2個質子,2個中子),這種衰變釋放的輻射就是氦原子核,質量大,但飛不遠,而且一張紙就能擋住。

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β衰變

而另一種則是弱相互作用下的β衰變,比如自由中子會釋放一個電子和一個反中微子而成為質子,也就是氫原子核!β衰變發(fā)射的高速電子流速度很高,可達光速的99%,因此它有比較強的穿透力?。é滤プ冞€包含正β衰變和負β衰變,有興趣朋友可以查查資料)

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γ衰變

還有一種是γ衰變,當發(fā)生α衰變和β衰變時,處于激發(fā)態(tài)的原子核是不穩(wěn)定的,從低激發(fā)態(tài)和基態(tài)躍遷時往往釋放出光子,這就是γ衰變,γ衰變不改變核電荷數(shù)和核子數(shù),但γ射線不好處理,穿透力太強,能量很大,會造成生物體DNA斷裂進而引起細胞突變,所以后果挺嚴重。

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所以這是對醫(yī)療用品、化妝品、香料進行滅菌常用方法,一般是使用鈷-60作為輻射源頭。滅菌速度快、滅菌徹底,無化學殘留無環(huán)境污染等優(yōu)點。

為什么鈾球可以直接上車床車,人體不會有影響嗎?

上文我們了解了衰變的幾種形式,似乎看起來非常危險,但我國第一顆原子彈的鈾球就是車床直接車制的,當年是上世紀六十年代,不像現(xiàn)在有數(shù)控車床,而且可以用機械手來操作完成,完全是原公浦師傅利用普通車床手工操作完成的!

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當然原公浦師傅也有口罩和乳膠手套,車床也加了玻璃罩,這些防護手段對于對于放射性物質的α衰變時重原子核會發(fā)射的氦核來說,防護其實還是可以的,但對于β衰變時的高速電子流和γ衰變的伽馬射線來說,這些防護如同虛設!

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但原公浦師傅并沒有明顯受到輻射影響,一直到80多歲時確診為前列腺癌,與當年車制鈾球相隔幾乎半個世紀,很難確認兩者之間有什么直接聯(lián)系,至少我們也可以認為當年的車制鈾球對這次癌癥應該沒有強相關聯(lián)性!

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原公浦和夫人

畢竟像日本東海村核事故中的三位工人那樣,一個月左右就全身潰爛慘不忍睹,最后他們在無比痛苦中去世,那么為什么我國原子彈的鈾球還能車呢?這個我們必須得來了解下鈾-235的衰變了!下圖是鈾-235的衰變鏈

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鈾-235的衰變鏈

鈾-235的衰變鏈第一就是α衰變,釋放氦核后衰變稱釷-231,然后再β-衰變,這個會有高速電子流產生,防護開始有點困難,但最恐怖的γ衰變并沒有出現(xiàn),而且這個作為原子彈核裝藥的鈾球,其是高度濃縮鈾,鈾-235的比例很高,雜質也是鈾-238,其他元素比例極低!

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而且鈾-235的半衰期是是7.04億年,盡管不能理解為到7.04億年才開始衰變,但從理論上講,半衰期越久,單位時間內衰變的原子核就越少!后面釷-231衰變的高速電子流也越少,因此原公浦師傅的防護服防護α粒子并不是什么大問題,這也是鈾球敢于上普通車床車制的原因!

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鈷-60衰變

上圖是鈷-60的衰變,β衰變后激發(fā)態(tài)是γ衰變,而且它的半衰期只有1925.2天,因此 鈷-60輻射性極強,會嚴重損害人體血液內的細胞組織,造成白血病甚至死亡!

要是是個鈷-60的球的話,就沒人敢加工了!

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