非正式辐射指南

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本指南的用途

你可能已经注意到最近的故障保险协议合作活动/竞赛，并开始设想创作核后恐怖，或只是于RPC或故事上创作一个感兴趣的辐射相关的无形和致命的威胁。无论哪种方式，本指南都是对辐射的基本原理、如何检测以及辐射对人体的影响的“简要”和低调概述。

免责声明

本指南主要由我，Von Pincier撰写，我不是核物理或核安全方面的专家。我是一个技术历史专家，所以我很大程度上是作为一个感兴趣的外行，所以在此问题上我没有绝对的权威性，我会从外部来研究这个问题。如果我的简述有误或过分简化—请纠正我！

到底什么是辐射？

辐射，很简单的说，就是能量在空间中移动，不管空间中有什么。基于此文章的目的性，我们将只讨论两种：粒子辐射，即通过空间运动的低微物质能量，以及电磁辐射。

电磁（EM）辐射

辐射尘

许多人都将辐射与辐射尘进行了混淆和合并，把它们当作同一事物—这并不完全正确。虽然所有的辐射尘都与辐射有关，但并非所有的辐射都与辐射尘有关。辐射是指核反应释放的能量，而辐射尘是指核反应周围的物质1在受到辐射影响后飞升入空。辐射尘是可被降解和避免的，但它通常会持续相当长的时间。更糟糕的是，辐射尘通常具有化学毒性，充满重金属和不稳定的同位素。


其是光子在空间中的运动—我们一直在处理的一种辐射形式。光是电磁辐射。热量也是。红外线亦是如此。它们都在电磁波谱上，电磁波谱是根据不同种类的辐射波长所进行分类—波长是波的形状，起伏，重复所需的时间。波长较大的，如无线电波和微波，通常包含相当低的能量。

只有极小波长且有至少一吨能量的物质，我们才能将其归为电磁辐射的领域。在这种情况下，电磁意味着辐射可以将电子从它所撞击的物体中的原子中击出—这能导致这些原子相互作用的方式发生奇变，从而对它们所处的任何部分造成重大损害。所有的电磁辐射都是具有不同能量水平的光子，所以我们可以把它归类为紫外线，或者x射线，或者伽马射线，基本原理是一样的。

紫外线的能量低微，可以被大多数材料阻挡，并且很容易被地球的大气吸收。X射线和更强的伽马射线可以轻易地穿过人体组织，并完全撕裂原子结构。它们可以被任何密度相当大的东西堵塞—通常是水和大量的铅。

粒子辐射

这是一种稍许不同的辐射形式，它仍然是能量在空间中移动，但它的能量通常被包含于物质当中，通常是一些细微的亚原子粒子，因此它的行为方式与电磁辐射非常不同。在本指南中，有三种不同的类型：

辐射防护

一般来说，当试图抵御辐射时，密度大、重量重的材料通常是最优选择。铅是最具代表(也很常见)的防辐材料—它的密度足以阻挡伽马射线流射。并且切记，辐射遵循平方反比定律：当辐射从一个源“扩散”时，它会随着距离的平方而减小。这意味着如果你不能阻挡辐射源，远离它是个另优之选。

  • α粒子：当不稳定原子的原子核分裂时，会产生两个质子和两个中子2聚集在一起。这些东西移动迅速，但又大又重3，很容易被一张纸或厚衣服之类的东西挡住。4
  • β粒子：这是粒子辐射中最小的一种形式，是从不稳定元素的原子核中喷出的电子。β粒子可以被几厘米的金属或水阻挡，但具有危险的副作用被称为轫致辐射—当这些电子被材料吸收时，它们的能量“减速”会导致其他电子断裂，通常产生紫外光或更多的β粒子，其危险性尚未估计。
  • 中子辐射：当整个中子从反应中爆炸出来时，它们就变成了最致命的辐射形式之一。它不仅很难被致密的物质阻挡5，而且还能通过将原子核粉碎而在物质中诱发放射性。

探测辐射

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在回旋加速器中引起电离空气辉光的高能粒子辐射。其他来源描述了类似的“光束”或“气团”的空气辉光。

在这一点上，人类已经研究辐射超过一个世纪了，并且已经很好地理解了辐射的工作原理、辐射从何而来、如何检测辐射以及如何避免辐射。
不幸的是，所有这些理解都伴随着必要的设备—我们有可以为我们探测辐射的机器，但是没有这些机器想探测辐射几乎不可能。

无设备

所以，你想在没有设备的情况下检测辐射？好吧，也并非完全不可能。人类的感官能够接收电离辐射—遗憾的是，只有在指数高到足以致死的情况下才能明显察觉。以下是一些例子：

  • 味道：一些暴露于电离辐射6的受害者报告说有强烈的金属味道。这种影响还没有得到很好的记录，也不清楚是什么原因造成的。
  • 气味：当足够多的辐射接触到他们的鼻子时，少数人表示可以闻到辐射—接受放射治疗的人经常报告一种强烈而令人不快的漂白剂或臭氧气味，但这是由辐射与鼻子中的细胞相互作用还是其他来源引起的仍然不清楚。
  • 视线：蓝辉光：许多在高辐射地区的人报告说，空气中有微弱的蓝色辉光，那里有极高指数的能量和辐射。其中的实际情况则是，辐射释放的能量将空气中的原子中的电子撞开，从而以与荧光灯泡或电火花完全相同的方式释放光。
  • 视线：蓝闪光：此景看起来很像蓝辉光，但异处在于，这俩毫无关系。当突然受到大量辐射照射时，你会看到一道蓝色闪光。这就是契伦科夫辐射—通常，伽马射线在某些液体(比如水)中的移动速度比光速还快。就像速度比音速快的物体会产生音爆一样，速度比光速快的物体会产生“光爆”，就是在这种情况下，眼球的流体介质会被充满。
  • 触觉：许多后来死于辐射的人经常报告说，他们在辐射照射的同时会感到强烈的热，通常与蓝光同时出现。目前尚不清楚这是否仅仅是一种心理效应—大脑意识到“我死了”，还是仅仅是高能辐射对皮肤的主动加热。

有设备

辐射意味着能量正在从一个地方移动到另一个地方，我们非常，非常擅长接收能量的移动。使用专业设备检测辐射的方法有很多种—实际上，本指南中容不下这么多的方法—所以这里简要介绍了一些常见的方法：

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这是一张在切尔诺贝利核电站屋顶上拍摄的照片—照片底部的白色条纹是来自屋顶上的辐射和胶片上的“雾”。

  • 胶片：没错，普通的照相胶片会接收辐射—伽马射线是高能光子，胶片会对其产生反应。这些探测器通常以剂量测量品牌的形式出现，这些品牌各不相同，随着时间的推移，其中一些会随着它们吸收的辐射量而变暗。它们是一次性的，但重量轻，方便，而且不需要电池。
  • 盖苏斯电离探测法：这是一大类设备，其中包括经典的盖革计数器。通常，当辐射将电子从气体中的原子中击出时，它们使用一管气体和一对电极进行捕捉。它们有各种各样的尺寸和灵敏度，通常，如果其中一个探测器达到最大值，就意味着你有麻烦了。它们通常被认为能发出独特的噼啪声，但事实并不总是如此—许多现代探测器使用哔哔声，或者根本没有声音。所有探测器都有某种仪表或显示器来进行读数。这些探测器的工作原理是否有物体撞击气体原子，所以它们最常用于探测粒子辐射。
  • 闪烁侦检器：一种更现代的辐射探测器(20世纪20年代发明了电离探测器，这个探测器是在20世纪40年代和50年代发明的)，它使用闪烁体，或在照射时发出光的固体/液体材料。将其连接到检测光线、吊杆、瞬时辐射计的电路上。闪烁侦检器通常比盖革计数器更紧凑一些，但以相同的方式操作。闪烁侦检器负责侦检撞击物体的光子，因此用于探测电磁辐射。

有可助性的设备

有无数种不同的辐射测量单位，但我们最感兴趣的是那些能够处理它们如何影响人的单位(以及一些过时的仍然经常使用的单位)。

希沃特指数

270 nSv/小时 宇宙的自然背景辐射
190 mSv/小时 三位一体核试验产生的辐射
650 Sv/小时 福岛核反应堆内的辐射水平：保证在35秒内死亡。
  • 戈瑞(Gy)：这个单位测量物体从辐射中吸收的能量，单位为焦耳每千克。格雷是一项相对较新的措施，于1975年被采用。
  • 希沃特(Sv):这个单位是从戈瑞衍生出来的，基本上代表了你在一定程度的辐射照射下对健康造成负面影响的机率。希沃特是抽象的—如果戈瑞是物质中能量的量单位，那么希沃特是将相同量的能量放入单位活组织中对健康的影响。希沃特经常伴随着前缀，比如m代表微希沃特(千分之一希沃特)，μ代表毫希沃特(百万分之一希沃特)。也可以随时间施加希沃特，以表示吸收剂量的速率。
  • 拉德：二十世纪五十年代发展起来的一种辐射测量单位，现在仍在美国使用。一拉德等于0.01戈瑞。
  • 伦琴： (R)这是最古老的正式辐射剂量单位之一，1928年采用，现在被希沃特取代。伦琴是一个奇怪的单位，定义为在一定数量的空气中由一定数量的辐射释放的静电荷的数量。可以这样说，1伦琴等于略小于戈瑞的千分之一，但这个数字因所涉及的材料而异。

它是如何杀死你的

辐射效应有两种：确定性效应和随机性效应。前者是将发生的效应，后者是可能发生的效应。例如，在阳光下呆太久会产生轻微辐射灼伤的确定性效应(你会晒伤)，也可能产生随机性效应(从现在起40年后，你可能会得皮肤癌，因为你年轻时在阳光下呆太久了)。随机性效应基本上可以归结为“癌症”，它发生的时间跨度很长，以至于它们与简述辐射暴露的目的不太相关，所以我们将重点讨论确定性效应。

辐射烧伤

烧伤可以发生在任何形式的辐射，一般类似于普通的热烧伤，除了潜伏期。辐射灼伤皮肤会变红、发痒，然后就会…恢复正常一段时间。这种情况持续多长时间取决于暴露的程度，但可能是几小时到几周。然而，当症状再次出现时，预期会出现水泡、皮肤损伤和其他与二度或三度烧伤相关的一切。奇怪的是，有些人还会出现“辐射晒黑”，即皮肤迅速变黑。

这些影响通常被称为急性辐射综合征(ARS)，或更通俗的辐射病，并根据几分钟内的辐射暴露量和身体的哪些部位被暴露而分为三种不同类型。一般来说，在几分钟内暴露于超过约0.35Gy的辐射会引起头晕、头痛、发烧、恶心和呕吐，以及皮肤的特征性变红，看起来像晒伤(在强烈紫外线暴露的情况下，例如核爆炸，通常基本上是晒伤)。这之后是潜伏期，在更强烈和更深的影响开始之前，这些症状似乎消失了—随着身体从这些症状中痊愈。之后通常会发生以下一种或多种形式：

  • 骨髓ARS：0.7-10 Gy。通常，你的血细胞开始死亡。你更容易出血，愈合更慢，感觉虚弱和贫血。
  • 胃肠道ARS：6-30 Gy。只有当你的肠道或胃受到辐射时，才会出现这种情况。把恶心和呕吐的症状提高到11。严重的腹泻，血液流通—这里发生的是消化系统内壁的所有微小的脆弱细胞都变成了浆糊。
  • 神经血管ARS：30+ Gy。此时辐射开始杀死你的脑细胞。你会迅速迷失方向，发烧，休克，经历抽搐，失去意识。这种暴露100%保证是致命的，而且非常迅速。

在高能辐射指数下，各种可怕的事情都会发生—辐射会打乱你的DNA，所以当你的细胞试图自我修复时，它们就会散架。

  • 皮肤停止愈合，变红，肿胀，最终脱落。
  • 免疫系统不再能够区分你自己的组织，并开始从内到外吞噬你，造成可怕的器官损伤和内出血。
  • 血压骤降，血液开始与从肌肉和器官流出的液体混合，导致四肢的循环问题。
  • 所有这些通常会导致心脏衰竭或继发感染而死亡。

辐射治处

坦率地说，辐射病是一种现代医学并不特别擅长治疗的疾病。因为从本质上讲，它涉及身体自我修复机制的破坏，所以处理它的大部分过程都与修复这些自我修复机制有关。皮肤移植可以掩盖辐射烧伤的后遗症，有助于防止皮肤感染和出血。干细胞和骨髓移植有助于免疫系统恢复，而输血则能使器官存活。最后，大剂量的抗生素可以帮助预防继发性感染，这种感染通常会杀死ARS患者。

在受到辐射照射后，一个好的策略是让受害者立即更换衣服并彻底清洗，通常使用抑制辐射的化学物质—如果放射性物质存在于皮肤或衣服上，它可能会继续毒害受害者，即使他们正在接受治疗。与普遍的看法相反，受辐射者的体液和组织本身并不具有放射性—辐射包含在这些组织和体液中。但是，由于他们的免疫系统严重受损，无论如何都必须隔离。

可用资源

Footnotes
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