原子彈所含有害物質(zhì)及對人類的危害

【專家解說】：原子彈的四種危害: 1沖擊波 40%-60% 2熱輻射 30%-50% 3原始粒子輻射 5% 4殘留放射性(放射性塵埃) 5%-10% 熱輻射 核武器的爆炸會(huì)伴隨有大量的電磁波輻射爆發(fā)，分布在可見光波段，及紅外的和紫外的波段上。主要的傷害機(jī)制是造成灼傷及對肉眼的傷害。在晴朗的天氣下，作用范圍可超過沖擊波。輻射光的能量是如此之強(qiáng)，它可以在沖擊波留下的廢墟中再制造一場大火。而熱輻射所作用的范圍，隨武器當(dāng)量的增加而顯著地增長。 由于熱輻射線是以直線傳播的，所以任何不透明的物體都可以成為有效的壁壘阻止其傳播。但是，如果空氣中有霧氣，這些小水珠可以散射輻射線使其向四面八方傳播，于是所有的壁壘都會(huì)顯著地喪失作用。 當(dāng)熱輻射線作用于一個(gè)物體時(shí)，部分的能量會(huì)被反射，部分被傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)化掉，而剩下的會(huì)被吸收。吸收的比率取決于物體的特性和顏色。一個(gè)薄片狀的物體可以將大部分的能量傳導(dǎo)掉，同時(shí)淺顏色的物體可以反射許多輻射，它們受到的傷害都會(huì)小一些。對輻射線的吸收造成溫度在表面的迅速升高，例如木材、紙張、織物等都會(huì)被點(diǎn)燃和烤焦。如果恰好這種物質(zhì)是不良導(dǎo)體，那么加熱現(xiàn)象只會(huì)在表面產(chǎn)生。 事實(shí)上，物質(zhì)是否被點(diǎn)燃還仰賴于熱輻射持續(xù)的長短，物質(zhì)的厚度和包含的水分。在近距離上，所有的物質(zhì)都會(huì)被加熱蒸發(fā)，而在最遠(yuǎn)的距離上，只有最容易點(diǎn)燃和最脆弱的物質(zhì)才會(huì)受到傷害?；馂?zāi)并不一定只是熱輻射線產(chǎn)生的，沖擊波造成的混亂氣流，也可能誘發(fā)大火。在廣島轟炸中，就有一場空前巨大的火災(zāi)，持續(xù)了20分鐘。火焰加熱空氣使其上升，周圍的空氣填補(bǔ)這一真空，造成持續(xù)的指向爆心的強(qiáng)風(fēng)。然而這種現(xiàn)象并不時(shí)核爆炸所特有的，在二戰(zhàn)的大轟炸中，大量的燃燒彈或經(jīng)常發(fā)生的森林火災(zāi)中的烈焰也能造成大風(fēng)。 電磁脈沖 人類首次使用的核武:“小男孩”γ射線通過康普頓散射效應(yīng)將電子反沖加速，得到高能的電子。這些電子被地磁場捕捉，在地表以上20到40公里的高度上產(chǎn)生共振。周期性振動(dòng)的電子即可產(chǎn)生連續(xù)的電磁脈沖(EMP)，持續(xù)大約1毫秒。下一個(gè)持續(xù)大約1秒數(shù)量級的效應(yīng)是，大量的長條形的金屬物體(如電纜)，在電磁波通過時(shí)會(huì)像天線一樣工作并產(chǎn)生高壓。這些強(qiáng)大的短暫的高壓，可以摧毀未經(jīng)屏蔽保護(hù)的電子設(shè)備甚至是電線本身。但這種可怕的電磁脈沖對生物的影響人們卻不甚了了。另外灼熱的空氣破壞了電離層，也會(huì)使無線電通訊受到影響。 唯一能夠保護(hù)電子設(shè)備不受脈沖摧毀的措施是將其完全包裹在良導(dǎo)體內(nèi)，或別的形式的法拉第籠內(nèi)。當(dāng)然，對于無線電通訊設(shè)備來說這是不可能的，因?yàn)樗鼘⑹詹坏饺魏斡嵦枴Ｗ畲螽?dāng)量的核彈被用來實(shí)現(xiàn)大面積的，甚至是洲際范圍的電磁轟炸。 原始粒子輻射 核彈空爆中，大約5%的能量，以最原始的粒子和γ射線形式輻射掉了。裂變彈和聚變彈的中子輻射有很大不同。然而γ輻射的結(jié)構(gòu)，無論是在這類爆炸式的核反應(yīng)中，還是短半衰期的物質(zhì)衰變中都是類似的。核反應(yīng)粒子輻射隨距離衰減快的原因，一個(gè)是它們的散布面積正比半徑立方，強(qiáng)度即正比半徑立方的倒數(shù)，一個(gè)是它們被大氣強(qiáng)烈地吸收和散射。 粒子輻射的結(jié)構(gòu)也與距離有關(guān)，在近爆心的地點(diǎn)，中子輻射強(qiáng)于γ輻射，但隨著距離的增加，中子-伽瑪比將減小。最終，中子成分與γ成分相比即可忽略。要注意的是，上述的這些距離，并不隨爆炸當(dāng)量的增加而有十分顯著的變化。因此，越大當(dāng)量的爆炸中，原始粒子輻射的效果就越不顯著。在大塊頭的核彈中，譬如大于50kt，沖擊波和熱輻射的威力使得粒子輻射機(jī)制相形見絀，以至于被忽略。 放射性塵埃 剩余的放射性殘骸通過兩種效應(yīng)殺傷:放射性塵埃和中子感應(yīng)機(jī)制，剩余粒子放射線從下列物質(zhì)中產(chǎn)生: 裂變產(chǎn)物。裂變產(chǎn)物是由鈾或钚在裂變反應(yīng)中產(chǎn)生的中等質(zhì)量的同位素。在裂變反應(yīng)中，實(shí)際上產(chǎn)生的產(chǎn)物有超過300種。大多數(shù)是放射性的，且半衰期的長短不一，區(qū)別很大。短則幾分之一秒，長則在數(shù)年內(nèi)都有致命的放射性。它們衰變的經(jīng)典機(jī)制是釋放beta和γ射線。1千噸的當(dāng)量中，有大約60克的放射性裂變產(chǎn)物。引爆一分鐘之后，裂變產(chǎn)物的放射性等同于3千萬公斤的鐳同時(shí)衰變，也就是大約1.1E21Bq。 未裂變的裝藥。裂變物質(zhì)的利用，在核武器中可謂是很不充分，大量的鈾和钚在裂變前就被炸得四分五裂。這些核裝藥，以alpha衰變的形式緩慢地輻射，而它們的重要性也相對較小。 中子感應(yīng)效應(yīng)。當(dāng)一個(gè)原子核在中子爆發(fā)的時(shí)候捕獲了中子，作為一種已知的必然機(jī)制，它將變?yōu)榉派湫圆⒃谳^長的周期內(nèi)放射beta和γ射線。中子爆發(fā)作為最原始的核放射線，必將引起殘留的中子感應(yīng)效應(yīng)。另外，環(huán)境物質(zhì)，如土壤、空氣和水，也將被感應(yīng)激發(fā)，這取決于它們的化學(xué)成分和距爆心的距離。舉例來說，在近爆心的地區(qū)，土壤中的礦物質(zhì)由于中子爆發(fā)會(huì)變成有致命放射性的同位素。這是由于多種元素具有中子捕獲能力，像鈉、錳、鋁和硅這樣的元素，都存在于土壤中且參與了中子感應(yīng)效應(yīng)。但這種效應(yīng)并不重要，因?yàn)樗幌抻诤苡邢薜囊粔K區(qū)域內(nèi)。 在近地面的爆炸中，大量的土壤或水分將被火球加熱蒸發(fā)，上升成為放射云。這些物質(zhì)凝結(jié)后，由于混合了裂變產(chǎn)物和中子感應(yīng)產(chǎn)物，將變得具有放射性。較大的顆粒將在24小時(shí)內(nèi)沉降到爆心附近(也與風(fēng)速和天氣有關(guān))，而較小的顆粒有可能會(huì)在全球大氣系統(tǒng)中漂流數(shù)周以至數(shù)月。一些當(dāng)?shù)爻两滴锔采w的面積會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于熱輻射和沖擊波的范圍，特別是在大當(dāng)量的核爆中。在水面附近的核爆中，塵埃顆粒將較小，下落的比例將較小，而分布的面積就會(huì)比較廣大。大量海水中的鹽和一些水分，可以作為凝結(jié)核，引起當(dāng)?shù)氐慕涤陱亩巩?dāng)?shù)氐暮顺两荡蟠笤黾印? 全球放射性沉降的生物學(xué)破壞作用是由長半衰期的同位素在生物體內(nèi)的富集主導(dǎo)的。像鍶-90或銫-137這類元素，通過食物等進(jìn)入人體。化學(xué)上，這些同位素和鈣很像，他們會(huì)被誤認(rèn)為鈣，而被吸收并沉積在骨骼中。這些高放射性的物質(zhì)將會(huì)造成例如像白血病一類的放射性疾病。全球沉降的傷害效果毋庸置疑是小于當(dāng)?shù)氐姆派鋲m埃的。 在普遍的情況下，沖擊波和熱輻射的殺傷將遠(yuǎn)大于放射線的傷害。但是，放射線的輻射傷害比沖擊波和熱輻射更加復(fù)雜，人們對它也存在誤解。各式各樣的生物變異將在輻射區(qū)內(nèi)的動(dòng)物中發(fā)生。全身攝入高劑量放射性元素的個(gè)體將會(huì)立即死亡，其他攝入劑量較少的個(gè)體將會(huì)茍活，但也會(huì)隨后來的并發(fā)癥而死去。