自动化放射性研究显微镜

中国科学院高能物理研究所2011年04月29日 来源： 科技日报 作者： 石伟群 赵宇亮 柴之芳　　专家谈核 　　常见放射性元素包括天然放射性元素和人工放射性元素。我们介绍几种主要的放射性元素。　　放射性铯：铯是一种银金色的碱金属元素，化学符号是Cs，原子序数是55，在1860年由德国化学家本生和基尔霍夫发现。铯的熔点低，熔点约为28.44°熔化。在空气中它容易氧化，可用于制造真空件器、光电管等，在化学上还可用做催化剂。　　在核电站的乏燃料（燃烧以后的核燃料）的裂变产物中，长半衰期的铯-137的裂变产额较高，是重要的放射性元素。目前已发现的铯放射性同位素有34个。铯-137是裂变产生的最重要的放射性铯同位素，其半衰期约需30年，完全消失则长达300年。由于具有放射毒性，一旦环境中的铯-137被人体吸收，就会对人体产生危害。因此，在核爆炸或者核事故所致的环境污染检测中，铯-137是重点检测的放射性元素。铯作为γ辐射源的半衰期较长，且易造成扩散。目前铯-137源已逐渐被钴-60源取代。　　放射性碘：碘也是核电站燃料的主要裂变产物。已表征的碘的同位素有37种。碘-131是核废料中的主要裂变产物之一，由于碘具有易挥发的特点，在核爆炸及反应堆事故中，它是早期污染环境的主要核素。　　碘-131半衰期为8天，用铅屏蔽就可以阻隔其放射线。在碘的放射性同位素中，碘-131和碘-125是毒性相对较大的放射性核素。进入血液中的放射性碘，约70%存在于血浆中，30%很快转移到体内各组织器官内，且呈高度不均匀分布，大部分选择性地富集于甲状腺，通常甲状腺内碘浓度可达血浆浓度的25倍，在供碘不足的情况下其浓度可达到血浆浓度的500倍，所以，放射性碘对人体的危害主要表现为甲状腺辐射损伤。医学上也正是利用碘在甲状腺中的富集行为，来利用放射性碘-131治疗甲状腺疾病。　　核电站严重事故有可能向环境释放大量放射性碘，但目前已运行的和未来的先进核能循环系统均有较高的安全防护设施，通常会尽量防止放射性碘排放到环境中。以美国三里岛事故为例，反应堆核燃料元件熔化导致大量放射性碘元素释放出来，但均被控制在安全壳内，只有少量放射性碘由于操作失误释放到环境中。类似日本福岛核电站这样的较大规模放射性元素泄漏事件是较为罕见的，同时，也为将来的核电站设计提出了更高安全性的新要求。　　放射性锶：放射性锶可以作为环境放射性污染的重要标志物：锶-90和锶-89是用来评估核试验所致环境污染物的主要核素之一。　　锶-90居于被选对象的首位是因为它在裂变产物中的份额较高、物理半衰期较长、及进入人体后有重要的毒理学意义。反应堆运行和乏燃料后处理产生的放射性废物中含有较多的锶-90。锶-90可作为β辐射源，在军事，科学研究及医学上均有重要用途。锶-89也可作β放射源。锶-85则是纯γ辐射源，是一种常用的示踪剂。动物实验证明，进入体内的放射性锶主要造成骨髓造血组织和骨骼的损伤，其随机性效应主要是骨组织瘤，其次为白血病。　　放射性氡：氡是天然放射性惰性气体（故也称氡气），无色无嗅，可溶于水，其化学符号为Rn。氡有很多放射性同位素，其中半衰期最长的同位素是氡-222（半衰期为3.82天），前面所说的氡通常即是指氡-222。有人把氡气比做“无形的杀手”，虽然有些夸大其词，但氡确实可以对人的健康构成危害。世界卫生组织已把氡列为19种致癌物质之一，研究表明氡吸入是仅次于吸烟的第二大致肺癌因素。　　由于氡-222的放射性子体是固态放射性核素，能在空气中形成气溶胶被人吸入。氡-220是氡的另一种同位素，半衰期为55秒。由于氡-220是钍-222的衰变产物，也把它称为钍射气。在我国，已发现泥土房和窑洞中氡-220的浓度较高。　　氡无所不在，遍布在我们的生活环境之中，而我们需要特别警惕的是室内的氡。室内的氡气可以来自地基下的土壤，也可来自各种建筑材料，或来自空气或用水。一般地下室、窑洞或土坯房子的氡气浓度较高，为了减少氡及其子体的危害，要保持室内良好通风。　　放射性氚：氚是元素氢的一种放射性同位素。可写为3H，氚还有其专用符号T。它的原子核由一颗质子和二颗中子组成。1934年，英国卢瑟福等人在加速器上用加速的氘核轰击氘靶，通过核反应发现氚，1939年美国科学家阿耳瓦雷等证明氚有放射性。氚会发射β射线而衰变成氦3，半衰期为12.5年。自然界的氚是宇宙射线与上层大气间作用，通过核反应生成的。氚主要用于热核武器、科学研究中的标记化合物，制作发光氚管，还可能成为热核聚变反应的原料。　　氚及其标记化合物在军事、工业、水文、地质，以及各个科学研究领域里均起着重要的作用；在生命科学的许多研究工作中，氚标记化合物则是必不可少的研究工具。例如，酶的作用机理和分析、细胞学、分子生物学、受体结合研究、放射免疫分析、药物代谢动力学，以及癌症的诊断和治疗等，都离不开氚标记化合物。

放射性对生物的危害是十分严重的。放射性损伤有急性损伤和慢性损伤。如果人在短时间内受到大剂量的Ｘ射线、γ射线和中子的全身照射，就会产生急性损伤。轻者有脱毛、感染等症状。当剂量更大时，出现腹泻、呕吐等肠胃损伤。在极高的剂量照射下，发生中枢神经损伤至直死亡。 中枢神经症状主要有无力、怠倦、无欲、虚脱、昏睡等，严重时全身肌肉震颤而引起癫痫样痉挛。细胞分裂旺盛的小肠对电离辐射的敏感性很高，如果受到照射，上皮细胞分裂受到抑制，很快会引起淋巴组织破坏。 放射能引起淋巴细胞染色体的变化。在染色体异常中，用双着丝粒体和着丝立体环估计放射剂量。放射照射后的慢性损伤会导致人群白血病和各种癌症的发病率增加。放射性元素的原子核在衰变过程放出α、β、γ射线的现象，俗称放射性。由放射性物质所造成的污染，叫放射性污染。放射性污染的来源有：原子能工业排放的放射性废物，核武器试验的沉降物以及医疗、科研排出的含有放射性物质的废水、废气、废渣等。(1)原子能工业排放的废物，原子能工业中核燃料的提炼、精制和核燃料元件的制造，都会有放射性废弃物产生和废水、废气的排放。这些放射性“三废”都有可能造成污染，由于原子能工业生产过程的操作运行都采取了相应的安全防护措施．“三废”排放也受到严格控制，所以对环境的污染并不十分严重。但是，当原子能工厂发生意外事故，其污染是相当严重的。国外就有因原子能工厂发生故障而被迫全厂封闭的实例。(2)核武器试验的沉降物，在进行大气层、地面或地下核试验时，排入大气中的放射性物质与大气中的飘尘相结合，由于重力作用或雨雪的冲刷而沉降于地球表面，这些物质称为放射性沉降物或放射性粉尘。放射性沉降物播散的范围很大，往往可以沉降到整个地球表面，而且沉降很慢，一般需要几个月甚至几年才能落到大气对流层或地面。(3)医疗放射性，在医疗检查和诊断过程中，患者身体都要受到一定剂量的放射性照射，例如，进行一次肺部x光透视，约接受(4—20)×0.0001Sv的剂量(1sv相当于每克物质吸收0.001J的能量)，进行一次胃部透视，约接受0.015-0.03SV的剂量。(4)科研放射性，科研工作中广泛地应用放射性物质，除了原子能利用的研究单位外，金属冶炼、自动控制、生物工程、计量等研究部门、几乎都有涉及放射性方面的课题和试验。在这些研究工作中都有可能造成放射性污染。

生活中的放射性污染，来源较广,进入人体的途径多种多样,它们常相互作用，可长期对人体发生影响，造成对机体的慢性损害，所以。应引起人们的重视。 　　燃煤的放射性污染：一般的燃煤中常含有一定的放射性矿石，分析研究表明，许多燃煤烟气中含有铀、钍、镭一226、钋－210及铅一一210等.尽管这些物质含量 很少，但长期的慢性蓄积，可随空气及被烘烤的食物进入人体。　　饮用水中的放射性污染：我国地大物博，矿泉水十分丰富，但其中也有不少水源受到天然或人工的放射性污染。据有关部门检测，有些盲目开发的矿泉水，其氡 浓度高达5×10居里／升，如果长期饮用这种矿泉水就会有害健康.尤其值得警惕的 是，某些使用贮藏放射性物质的厂矿及肿瘤医院排放的废水，可对水源及水生植物 造成放射性污染。　　新建住宅的土壤及建筑材料的放射性危害　　新建的住宅，由于地基、岩石或矿渣、大理石装饰板等，往往含有一定的氡，可对新房（尤其是通风不良时）造成放射性污染。　　香烟中的放射性污染烟叶中含有镭一226． 钋－210、铅一210等放射性物质， 其中以钋－210为甚。一个每天吸一包半香烟的人，其肺脏一年所接受的放射物含量相当于他接受300次胸部X光线照射　　食品中的放射性污染 鱼及许多水生动植物都可富集水中的放射性物质。某些 茶叶中天然钍含量与一些冶炼厂、化工厂、综合医院等使用射线的区域的蔬菜，放 射性物质含量也都普遍偏高。