[科普中國]-放射性金屬

介紹

放射性金屬主要指所有人造元素和錒系元素等具有放射性的金屬（元素周期表最下面兩行居多），可以放射出人眼看不見的射線，對人體造成的嚴重危害。有天然放射性金屬 （鈾、釷等）和人工放射性金屬（钚、鋦等）。

發(fā)現(xiàn)簡史1895年，德國物理學家倫琴在研究氣體放電和陰極射線的基礎上，發(fā)現(xiàn)了X射線。1912年，德國物理學家勞厄解開了“X”之謎，證明X射線是一種波長很短的電磁波。而在X射線的深入研究和應用基礎上，終于迎來“放射性”的重大發(fā)現(xiàn)。

1896年3月，法國物理學家貝克勒爾，發(fā)現(xiàn)了硫酸雙氧鈾鉀中的鈾有“放射性”。鈾是人類發(fā)現(xiàn)的第一個放射性金屬元素。

1896年7月，比埃爾·居里和居里夫人，在研究鈾的放射性過程中，發(fā)現(xiàn)了比鈾的放射性強400倍的新放射性金屬元素釙。年底，他們又宣布發(fā)現(xiàn)了比鈾的放射性強200萬倍的放射性金屬元素鐳。釙的命名，寓含居里夫婦對祖國波蘭的紀念，而鐳的拉丁文原意是“射線”。

1899年，法國科學家安德烈·德拜耳尼發(fā)現(xiàn)錒，隨后在1902年德國化學家弗雷德里奇·奧托-吉賽爾也獨立地發(fā)現(xiàn)了該元素。

分類放射性金屬可分為天然的（見天然放射性元素）和人造的（見人造元素）兩類。天然放射性金屬有釙 （84 Po）、 鈁 （87Fr）、 鐳（88Ra）、錒（89Ac）、釷（90Th）、鏷（91Pa）、鈾（92U）。鈾和釷賦存于礦物中。 天然放射性金屬的制取是先從含鈾、釷的礦物用化學方法制得純化合物，然后再把純化合物還原成金屬。

人造放射性金屬有锝 （43Tc）、鉅 （61Pm）及錒系元素中的超鈾元素，其中包括镎 （93Np）、钚 （94Pu）、镅 （95Am）、鋦 （96Cm）、锫 （97Bk）、锎 （98Cf）、锿（99Es）、鐨 （100Fm）、鍆 （101Md）、锘 （102No）、鐒（103Lr）。此外還有錒系后元素，目前已合成的有104號元素至109號元素。人造放射性金屬均利用核反應制取，先經(jīng)分離制得純化合物，然后再還原成金屬。

各放射性金屬元素都有若干個放射性核素 （同位素），其中絕大多數(shù)是不穩(wěn)定的，能通過衰變轉變成另一核素，從而形成放射性衰變系。已知存在著三個天然的和一個人工的放射性衰變系。2

放射性金屬實例鐳鐳的放射性，是鐳原子的不斷裂變，1克鐳每秒可“放射”出370億個α粒子（帶正電的氦原子核）。1克鐳的放射性能量轉化為熱能，高達28億卡，可融化3噸多冰！醫(yī)學上利用鐳的放射性來治療癌癥和頑癬，還可用于激發(fā)熒光材料發(fā)光等等。

鈾

鈾是原子彈和核電站的“原料”。自然界的鈾，有鈾235、鈾238和鈾234三種，天然鈾礦中以鈾238為主（約占99.28%），鈾235僅占0.715，而鈾234僅占0.00006%。而原子彈、核電站使用的都是鈾235。鈾238通過“吞食”中子轉變?yōu)轭?39，就可以用作原子彈或核電站的燃料了。

钚钚的大規(guī)模制備是通過反應堆中的核反應進行的，由鈾238 吸收中子后生成，再用溶劑萃取和離子交換純化。钚是易裂變的放射性元素，能用作核燃料，用于制造核武器。钚用作快中子增殖反應堆燃料時，新形成的钚比消耗的钚還要多，可使鈾238轉變?yōu)轭卸右猿浞掷?。?38用于制造同位素電池，用作宇宙飛船、人造衛(wèi)星、航標燈的電源。

錒錒227的半衰期為21.77 年。存在于瀝青鈾礦及其它含鈾礦物中。人工制備錒的數(shù)量極少，其在商業(yè)和科學研究方面極為有限。與鐳相似在黑暗中發(fā)光。其名字來自于希臘文“aktinos”，意為“射線”或“光束”。

放射危害及防護射線危害放射性金屬可以放射出人眼看不見的射線，對人體造成的嚴重危害。

在大劑量的射線照射下，放射性對人體和動物存在著某種損害作用。如在400rad的照射下，受照射的人有5%死亡；若照射650rad，則人100%死亡。照射劑量在150rad以下，死亡率為零，但并非無損害作用，住往需經(jīng)20年以后，一些癥狀才會表現(xiàn)出來。放射性也能損傷遺傳物質(zhì)，主要在于引起基因突變和染色體畸變，使一代甚至幾代受害。

放射性物質(zhì)具有α、β、γ三種衰變形式。三種衰變的特性不同，對人體危害程度各異。其中以α射線的內(nèi)照射危害最大，因為它的射程短，一張紙就可以阻擋住?？杉性谌梭w小范圍內(nèi)進行強烈的內(nèi)照射，使小范圍的肌體組織承受高度集中的輻射能而造成損傷。如在呼吸道器官中的α粒子的射程正好可以轟擊到支氣管上皮基底細胞核上，而造成嚴重的呼吸道疾病，乃至肺癌。

射線對人體的危害不僅來自于α粒子的內(nèi)照射，也來自β、γ及其他射線的外照射。

根據(jù)有關資料介紹，青年婦女在懷孕前受到診斷性照射（0.7～5rad）后其小孩發(fā)生Down?s綜合癥的幾率增加9倍。低劑量的照射對人胎兒是有害的。

此外，放射性輻射尚可誘發(fā)致癌機理，目前有兩種主要假說：“一是輻射誘發(fā)體細胞突變，從而使正常細胞向惡性細胞轉變；二是輻射可使細胞的環(huán)境發(fā)生變化，從而有利于病毒的復制和病毒誘發(fā)惡性病變。

除致癌效應外，輻射的晚期效應還包括再生障礙性貧血、壽命縮短、白內(nèi)障和視網(wǎng)膜發(fā)育異常。

輻射防護X線穿透人體將產(chǎn)生一定的生物效應。若接觸的X線量過多，超過容許曝射量，就可能產(chǎn)生放射反應，甚至產(chǎn)生一定程度的放射損害。但是，如X線曝射量在容許范圍內(nèi)，一般影響極小。人們不必因為輻射而拒絕必要的X光和CT檢查，更不必為此連醫(yī)院的放射科的區(qū)域都不敢進。

技術方面：可以采取屏蔽防護和距離防護原則。屏蔽防護是指使用原子序數(shù)較高的物質(zhì)，常用鉛或含鉛的物質(zhì)，作為屏障以吸收不必要的x線。距離防護是指利用x線曝射量與距離平方成反比這一原理，通過增加x線源與人體間距離以減少曝射量。

從x線管到達人體的x線，有原發(fā)射線和繼發(fā)射線兩類，繼發(fā)射線是原發(fā)射線照射穿透其他物質(zhì)過程中發(fā)生的，其能量較原發(fā)射線小，便影響較大。通常采用x線管殼、遮光筒和光圈、濾過板、熒屏后鉛玻璃、鉛屏、鉛橡皮圍裙、鉛手套以及墻壁等，進行屏蔽防護。增加人體與x線源的距離以進行距離防護，是簡易的防護措施。

患者方面：沒有特別需要陪護的患者，家屬不必一起跟去做檢查，這樣受輻射完全不必要。醫(yī)務人員不能因為患者和受檢者僅僅是來醫(yī)院檢查一次而忽略對他們的保護；受檢者也要有自我保護意識，拒絕不合理的醫(yī)療照射。為了避免不必要的x線曝射和超過容許量的曝射，應選擇恰當?shù)膞線檢查方法，設計正確的檢查程序。每次x線檢查的曝射次數(shù)不宜過多，也不宜在短期內(nèi)作多次重復檢查（這對體層攝影和造影檢查尤為重要）。在投照時，應當注意投照位置、范圍及曝射條件的準確性。對不需要檢查的部位應穿戴防護用品（鉛圍裙、鉛圍脖、鉛帽、鉛眼睛、鉛手套、牙科防護裙等）遮蓋。

放射線工作者方面：應遵照國家有關放射護衛(wèi)生標準的規(guī)定制定必要的防護措施，正確進行x線檢查的操作，認真執(zhí)行保健條例，定期監(jiān)測射線工作者所接受的劑量。在X線環(huán)境工作時要穿戴鉛圍裙、鉛圍脖、鉛帽、鉛眼鏡、鉛手套、鉛面罩及性腺防護等，并利用距離防護原則，加強自我防護。