不同放射物质的半衰期是多少

来源:互联网 时间:2011/03/16 09:43 阅读:633
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  日本大地震引发的日本核泄漏辐射危机还没有解除,让我们继续关注核辐射相关知识。

  一个原子核只能爆炸一次,然后就消失了。那意味着任何包含放射性的东西较终都会失去放射性。碘131的T1/2是8天,但它的辐射会持续几个星期,这极容易理解,因为“半衰”不等于消失。

  辐射会消失,不过要等非常长时间。有的危险辐射,比如碘131的辐射,只持续几个星期。钚令人色变,因为它的辐射能持续24000年,而钾40——在血液和肉类(尤其是香蕉)中发现的一种重要放射性原子——会持续10亿年!我们是怕短的呢还是该怕寿命长的原子?

  问题非常复杂,但也不算太复杂。一个原子核只能爆炸一次,然后就消失了。那意味着任何包含放射性的东西较终都会失去放射性。随着原子的消耗,残余的可以爆炸的核的数量也在减少。放射性在消失,它随时间衰减。正因为这个,人们常称放射性爆炸为放射性衰变。

  放射性物质的T1/2是辐射降低到初始水平的一半所需要的时间。下面列举了一些有关决策问题的原子的T1/2:

  钋(Po)215:0.0018秒        锶(Sr)90:30年
  钋(Po)216:0.16秒          铯(Cs)137:30年
  铋(Bi)212:1小时           镭(Ra)226:1620年
  钠(Na)24:15小时          碳(C)14:5730年
  碘(I)131:8天              钚(Pu)239:24 000年
  磷(P)32:2周               氯(Cl)36:400 000年
  铁(Fe)59:1.5月             铀(U)235:7.1亿年
  钋(Po)210:3月             钾(K)40:13亿年
  钴(Co)60:5年              铀(U)238:45亿年
  氚(H3):12年
    

  碘131的T1/2是8天,但它的辐射会持续几个星期,这极容易理解,因为“半衰”不等于消失。经过T1/28天后,辐射消失了一半。你可能以为经过两个T1/2,所有辐射都将消失,那是不对的。放射性是一种概率现象,残余的尚未衰变的核与原先的一样。即便它们开始第二个T1/2,在那个期间也可能只有50%的几率衰变。经过第二个T1/2后,初始原子的25%会消失。

  再经过一个T1/2,它们的一半也将消失,原子数量减小到原先的12.5%。因为只有12.5%的放射性原子留下来,辐射也降到原先水平的12.5%。然后是6.25%,如此下去。经过10个T1/2(80天)后,残余的量减小到千分之一,这是1/2自乘10次的结果。再经过10个T1/2(共20个T1/2),残余量就只有原先的百万分之一。

  这里的关键是,经过一个T1/2后,辐射的危险降低1/2,但它还能延续不少个T1/2。需要还有较后一个原子没爆炸,放射性就不可能完全消失。但减小10亿倍(经过30个T1/2)后,大部分辐射都不可能探测,通常也就没有危害了。

  假如你害怕近距离暴露在碘的辐射下,可以多吃碘片(无放射性的碘)。你的甲状腺碘饱和了,有足够的无害碘供给,就不会再吸收更多的碘。

  碘之所以那么危险,部分原因是它衰变太快,在非常短时间内向受害者发出非常大的剂量。碘聚集在甲状腺,其辐射诱发甲状腺肿瘤。假如你害怕近距离暴露在碘的辐射下,可以多吃碘片(无放射性的碘)。你的甲状腺碘饱和了,有足够的无害碘供给,就不会再吸收更多的碘。所以要服用碘片,把放射性碘赶出你的甲状腺。你只要要坚持服用几个星期,因为大多数放射性碘都将在那段时间里衰变、消失。

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  有人误以为碘片还能抵御来自核反应堆的废料。其实没用,因为核废料的放射性并不来自碘。假若废料堆几个月,那么所有放射性碘都已经衰变了。核废料的危险来自T1/2更长的原子。我们还是回到原先的问题。哪种T1/2的危险性很大,长的还是短的?结果发现,两者都不是。


  在美国,饮用酒必需用水果、谷物或其他植物酿造,用石油做是非法的。

  长短T1/2的危险性比较     

  在一次核事故中,较危险的物质通常是T1/2不长不短的,不是T1/2非常短或非常长的。那是因为,T1/2短的原子很快就消失,而T1/2长的原子需要漫长时间衰变,每秒钟的衰变极少。比如,在核爆炸尘埃中,可能引起很大杀伤的物质是锶90,T1/2为30年。锶的危险在于,它的T1/2足够短(30年而不是1000年),在人的一生中可以发出大量辐射;同时又足够长(30年而不是8天),我们非常难等着它完全自然消失。

  钋210T1/2为100天,曾被人选做谋杀的材料。为何选它呢?杀手需要它在释放之前保持威力。倘若T1/2为一个星期,他可能觉得太快。他又不想T1/2太长,那样的话,被害者或许不会很快因为大剂量死去。所以,谋杀者大概觉得100天的T1/2是优等选择。

  核反应堆的钚239的T1/2为24000年,在相同质量的情况下,这么长的T1/2不像锶90那么危险。可是,对核废料贮藏尤其是核反应堆而言,它是一道难题,因为衰变的时间太长了。

  氚(氢的放射性同位素)用来造手表的夜光管,T1/2为12年。这意味着12年后你的手表就只有现在的一半亮光。24年后,就要换新的了。我不担忧手表的辐射,因为氚发出的电子没有足够的能量脱离表壳。我们不仅要看每秒发生的衰变数,还要看它们是否能进入身体并造成破坏。但是,要小心镭表,它们的伽玛射线极容易跑出表壳。

  现在考虑长T1/2的铀238:45亿年。我们相信所有铀都是在一次超新星爆炸中生成的,那次爆炸较终引起地球在45亿年前的形成。现在还剩下一半的铀,因为它正好是在一个T1/2前生成的。用于制造原子弹的铀235的T1/2要短一些,大约7亿年。倘若它是同时生成的,那么已经过了6个T1/2,只剩原来的1/64。事实上,现存铀235的总量比那个值略低,说明它在生成时不如铀238丰富。

  人体内很大的辐射源之一是碳14,有时也称放射性碳(radiocarbon)。我们从食物摄入碳14,其T1/2为5730年。在一般人的体内,每分钟发生120 000次碳14核衰变。每次衰变发出贝塔射线(高能电子),损害周围的细胞。我们与这些体内放射性共存,它是每个生物的一部分。它是自然的,有机的,但和人为辐射一样有害。

  当人死了,不再吃食物,碳14衰变了就不会有更新。假若考古学家发现一块化石,测量其放射性是生物的一半,那么他就知道那个生物是在一个T1/2前死亡的——也就是5730年前。这种方法是考古学中测定年龄的基本方法。假若放射性只有自然水平的四分之一,那么化石就有2个T1/2那么老。碳14可以用来测10个T1/2左右的年龄——大约57 300年。

  在美国,饮用酒必需用水果、谷物或其他植物酿造,用石油做是非法的。任何通过植物原料发酵生产的酒都含有新的放射性碳14。相反,石油是3亿年前埋藏在地下的腐烂植物生成的。那意味着石油是50000多个碳14T1/2之前就死亡了的生物形成的,因此不会包含可测的放射性碳14。这就为美国政府检验是否用石油造酒提供了一个简单的方法。美 精烟草火器与炸药管理局就检验酒精饮料里的碳14,倘若存在预期水平的辐射,则饮料通过检验。倘若酒精没有放射性,检验人员就知道它不是用谷物或水果造的,因此肯定不适合饮用。

  同样的原因,生物燃料——由棉花、蔗糖或其他农作物制造——也有放射性,而化石燃料没有。化石中的碳14的天然放射性早就消失了。生物燃料的放射性很微弱,不会产生任何危害,但也提供了一个简易的方法,测试它是否真的是用农作物生产的。

  

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