核辐射如何工作

让我们从头开始，了解“核辐射”中“核”一词的来源。这是您应该已经感到满意的东西：一切都是由原子。原子一起结合分子。因此，水分子是由两个氢原子和一个氧原子组成的。因为我们了解小学中的原子和分子，所以我们对它们了解并感到满意。在自然界中，您发现的任何原子都将是92种原子之一，也称为元素。因此，地球上的每种物质 - 金属，塑料，头发，衣服，叶子，玻璃 - 由在自然界中发现的92个原子的组合组成。这元素元素表您在化学类中看到的是自然界中发现的元素以及许多人造元素的列表。

每个原子内部三个亚原子颗粒：质子，中子和电子。质子和中子结合在一起形成核原子，而电子围绕和绕核绕着原子绕。质子和电子具有相反的电荷，因此相互吸引（电子为负，质子为正，相反的电荷吸引），并且在大多数情况下，电子和质子的数量对于原子而言相同（使原子中性电荷产生）。中子是中性的。它们在细胞核中的目的是将质子结合在一起。因为质子都具有相同的电荷并且会自然互相排斥，因此中子起着“胶水”的作用，将质子紧密地固定在细胞核中。

核中质子的数量决定了原子的行为。例如，如果将13个质子与14个中子结合起来，以创建一个核，然后在该核周围旋转13个电子，那么您拥有的是铝原子。如果将数百万铝原子分组在一起，您会得到一种铝的物质 - 您可以形成铝罐，铝箔和铝制壁板。您在自然界中发现的所有铝都称为铝27。“ 27”是原子质量数- 核中中子和质子的数量之和。如果您采用铝原子并将其放入瓶子中并在数百万年内回来，它仍然是铝的原子。因此，铝27称为稳定的原子。直到大约100年前，人们认为所有原子都是这样稳定的。

许多原子以不同的形式出现。例如，铜有两种稳定的形式：铜-63（占所有天然铜的70％）和铜-65（占30％）。这两种形式称为同位素。两种同位素的铜原子都有29个质子，但是铜-63原子具有34个中子，而铜-65原子具有36个中子。两种同位素的作用和外观相同，并且都稳定。

直到大约100年前才理解的部分是某些元素具有同位素放射性。在某些元素中，所有同位素都是放射性的。氢是具有多个同位素的元素的一个很好的例子，其中一种是放射性的。正常氢或氢-1具有一个质子，没有中子（因为核中只有一个质子，因此不需要中子的结合作用）。还有另一种同位素，氢-2（也称为氘），具有一个质子和一个中子。氘本质上非常罕见（占所有氢的约0.015％），尽管它的作用像氢-1（例如，您可以从中取出水），但事实证明它与氢-1的不同之处在于它在高浓度中有毒。氢的氘同位素是稳定的。第三个同位素，氢3（也称为tritium），具有一个质子和两个中子。事实证明这一点是不稳定。也就是说，如果您有一个装满tri的容器，并且在一百万年后回来，您会发现它已变成氦3（两个质子，一个中子），这是稳定的。它变成氦的过程称为放射性衰变。

某些元素在其所有同位素中都是自然的放射性。铀是这种元素的最佳例子，是最重的自然放射性元素。还有其他八个天然放射性元素：polonium，astatine，ra，francium，radium，radium，pactinium，thrium and protactinium。所有其他比铀重的人造元素也是放射性的。

放射性衰减是一个自然过程。放射性同位素的原子将通过三个常见过程之一自发地衰减到另一个元素：

在此过程中，产生了四种不同类型的放射性光线：

Americium-241，一种放射性元素，以其在烟雾探测器，是经历元素的一个很好的例子α衰变。Americium-241原子将自发抛弃α粒子。α粒子由两个质子和两个中子结合在一起，相当于氦4核。在发射α粒子的过程中，Americium-241原子成为Neptunium-237原子。Alpha粒子以高速度离开现场 - 每秒可能10,000英里（16,000公里/秒）。

如果您正在查看单独的Americium-241原子，就无法预测它何时会丢弃α粒子。但是，如果您收集了大量的美国原子，那么衰减的速度就可以预测。对于Americium-241，众所周知，一半原子在458年内腐烂。因此，458年是半衰期Americium-241。每个放射性元素都有不同的半衰期，范围从秒为秒到数百万年的分数，具体取决于特定的同位素。例如，Americium-243的半衰期为7,370年。

tritium（氢3）是经历元素的一个很好的例子beta衰减。在β衰减中，核中的中子会自发地变成质子，电子和称为抗管质的第三个粒子。细胞核驱射电子和抗神经菌，而质子则保留在细胞核中。弹出电子被称为beta粒子。核失去一个中子，并获得一个质子。因此，经历β衰减的氢3原子成为氦3原子。

在自发裂变，一个原子实际上是分裂的而不是丢弃α或β粒子。“裂变”一词的意思是“分裂”。像费米256这样的沉重原子经历了大约97％的衰减时间自发裂变，在此过程中，它变成了两个原子。例如，一个幻子256原子可能成为Xenon-140和钯112原子，在此过程中，它将弹出四个中子（称为“及时中子”，因为它们在裂变时刻被喷出）。这些中子可以被其他原子吸收，并引起核反应，例如衰减或裂变，也可以与其他原子（如台球球）碰撞，并导致发射伽玛射线。

中子辐射可用于使非放射性原子成为放射性。这在核医学。中子辐射也是由核反应堆在发电厂和核动力船以及粒子加速器中，用于研究亚原理的设备。

在许多情况下，经历了α衰变，β衰减或自发裂变的核将具有高能量，因此不稳定。它将消除其额外的能量作为一种被称为A的电磁脉冲伽马射线。伽玛射线就像X射线因为它们可以穿透物质，但比X射线更有活力。伽马射线是由能量制成的，不移动诸如α和β颗粒之类的颗粒。

在各种射线的主题上，也有宇宙射线始终轰炸地球。宇宙射线起源于太阳以及诸如爆炸之类的事情星星。大多数宇宙射线（也许是85％）是在附近旅行的质子光速，虽然也许12％是α颗粒非常快速行进。顺便说一句，正是粒子的速度使他们能够穿透物质。当他们击中大气时，他们以各种方式与大气中的原子相撞，形成能量较小的次级宇宙射线。然后，这些次要宇宙射线与包括人类在内的地球上的其他事物相撞。我们始终被次级宇宙射线击中，但是我们没有受伤，因为这些次级射线的能量低于原发性宇宙射线。主要宇宙射线是对宇航员在外太空。

尽管它们是“自然”的，因为放射性原子自然腐烂和放射性元素是自然界的一部分，但所有放射性排放都对生物危险。α颗粒，β颗粒，中子，伽马射线和宇宙射线都称为电离辐射，这意味着，当这些射线与原子相互作用时，它们可以敲除轨道电子。电子的损失会引起问题，包括从细胞死亡到基因突变（导致癌症），在任何生物中。

由于α颗粒很大，因此它们不能渗透到物质上。例如，他们无法穿透一张纸，因此，当它们在身体外面时，他们对人没有影响。但是，如果您进食或吸入α颗粒的原子，则α颗粒会在体内造成很多损害。

β颗粒的穿透更深，但只有被食用或吸入时才危险。可以通过一张铝箔或有机玻璃来阻止β颗粒。像X射线一样，伽玛射线被铅阻止。

中子由于缺乏电荷，因此非常深入，最好被极厚的混凝土或水或燃料油（例如水或燃料油）挡住。伽玛射线和中子由于它们是如此穿透，会对人类和其他动物的细胞产生严重影响。您可能在一个称为A的核设备的某个时候听到了中子炸弹。该炸弹的整个想法是优化中子和伽玛射线的产生，以使炸弹对生物具有最大的影响。

如我们所见，放射性是“自然的”，我们都包含诸如放射性的东西碳14。环境中还有许多人为的核因素有害。核辐射具有强大的好处，例如核能产生电和核医学可检测和治疗疾病，以及重大危险。