從總體上來講,核能可以算是一種清潔能源,而人類現(xiàn)今所掌握的獲取核能的方式主要有兩類,一類是核裂變,一類是核聚變。
眾所周知的原子彈利用的就是核裂變技術(shù),而將核裂變可控化就成為了可控核裂變,核電站就是利用了這一原理。比原子彈威力更大更強的氫彈所利用的則是核聚變技術(shù),而如果將核聚變技術(shù)可控化就成為了可控核聚變。
相比核電站所采用的可控核裂變技術(shù)而言,可控核聚變技術(shù)更加安全高效,這是因為核聚變可以在自然環(huán)境中穩(wěn)定反應(yīng),所以不會發(fā)生泄漏風險,而且聚變所產(chǎn)生的都是低質(zhì)量元素,也不會對環(huán)境造成污染,只可惜人類目前對于可控核聚變技術(shù)還只是處于初期研發(fā)階段,距離真正實現(xiàn)可控核聚變技術(shù)的應(yīng)用還有很長的路要走。
由于可控核聚變技術(shù)尚未實現(xiàn),所以現(xiàn)在人類所能夠掌握的唯一核能獲取方式就是可控核裂變了。
與核聚變不同,核裂變存在著泄漏的風險,前蘇聯(lián)切爾諾貝利以及日本福島兩個七級核事故至今仍令我們心有余悸,除此之外,核裂變還會產(chǎn)生具有放射性的核廢料,這些核廢料如果得不到妥善處理是會給環(huán)境帶來危害的。那么到底什么是核廢料呢?
核裂變技術(shù)所使用的主要原料就是鈾235,當鈾235吸收了一個低能中子之后,會釋放出巨大的能量以及兩個中子,而這兩個中子又會被其它鈾235吸收,促進其它鈾235發(fā)生裂變,這就是核裂變的核心原理,我們稱之為鏈式反應(yīng)。鈾235在裂變過程中會生成很多元素,這些元素都具有不同程度的放射性,我們將其統(tǒng)稱為核廢料。
裂變過程中所產(chǎn)生的核廢料中包含了種類眾多的放射性元素,如鈾238、鈾233、釷232以及镎和鋦等等。
人人皆知核廢料有害、放射性元素有害,可是危害到底是如何產(chǎn)生的呢?放射性元素又是如何摧毀健康的呢?這我們還要從什么是放射性說起。什么是放射性?簡單來講,放射性元素就是指元素的原子核會自發(fā)的發(fā)生衰變,通過衰變,原子核會釋放出粒子以及能量,從而使自身變?yōu)橘|(zhì)量更低的原子核。
而元素的衰變通常有三種途徑,分別為α衰變、β衰變和γ衰變。在三種衰變形式之中,只有α衰變是對人體無害的,準確一點來說應(yīng)該是只有α衰變在人體之外的時候是基本無害的。α衰變會釋放出兩個質(zhì)子和兩個中子,我們也可以將它們稱為α粒子,α粒子的質(zhì)量大、速度慢、穿透力弱,一張紙就可以阻擋,所以發(fā)生在人體之外的α衰變是無法穿透人體造成危害的。
β衰變和α衰變截然不同,β衰變所釋放的是電子以及中微子,β衰變對人體的危害主要來源于其所釋放的電子。
在β衰變過程中所釋放的電子帶有很高的能量且極具穿透性,不要說人體,就是鋁板也難以阻擋,當這些帶有電荷的高能電子穿透人體之后會對人體造成一定程度的電離傷害。當一個原子核經(jīng)過α衰變或者β衰變之后,新生成的原子核會處于一種激發(fā)態(tài),原子核在從激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)為基態(tài)的過程中會釋放出高能光子,這些高能光子具有α和β衰變所無法比擬的穿透力和破壞力,一旦穿透人體,危害不可估量,這就是γ衰變了。
無論是β衰變,還是γ衰變,只要人體長時間暴露于放射性元素的輻射之下,就會造成大量不可逆的損傷,而當損傷積累到一定程度的時候,癌變以及各類嚴重的健康問題就會相繼出現(xiàn)了。
回過頭來,我們再來說一說α衰變,值得注意的是,α衰變基本無害只是針對于α粒子處于人體之外的情況而言的,實際上α粒子并不是無害,只是由于穿透力太弱,所以無法進入人體而已。
關(guān)于α粒子可以引申出一個故事,那就是居里夫人所發(fā)現(xiàn)的鐳元素,在居里夫人發(fā)現(xiàn)鐳元素之后,由于當時人們對于放射性元素的認知極為有限,所以曾一度誤以為攝入少量的鐳有助于強身健體,于是一時間各種生活用品中都被加入了鐳,從香煙到內(nèi)褲,從化妝品到手表,無一幸免。不過由于鐳元素的放射性主要來源于α粒子,而α粒子的穿透性又極差,所以并未引發(fā)大面積的健康問題,但有些人就沒有這么幸運了。比如長期接觸鐳元素的工人,他們之中很多人在使用毛刷給商品涂抹鐳元素之后會習慣性舔濕毛刷,因為他們認為鐳元素無害且能夠強身健體。α粒子就這樣進入了他們的身體,久而久之,各種癌癥和骨骼變形就找上了這些可憐的工人。放射性元素的α衰變尚且如此可怕,就更不用說β衰變以及γ衰變了。
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