为什么铅衣能阻挡核辐射?
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发布时间：2022-09-06 00:43
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时间：2024-10-26 06:36
铅主要用来阻挡伽马射线（γ射线），这是一种高能射线，属于电磁波范畴，当它接触到原子时，很容易导致原子的电子获得能量之后就跑掉了，这个过程被称为电离。而铅具有很高的原子密度和很高的原子序数（这意味着它有很多电子），因此铅就成为阻挡伽马射线的一个很好的屏障，非常适合用来散射伽马射线或者X射线，防止它们伤害人体。
但核辐射的类型并不是只有伽马射线这一种，还有别的核辐射，这些核辐射某些可以用一张纸就能阻挡，但另一些则需要很厚的水泥来加以屏蔽，而不是用铅来屏蔽。因为这时候铅不好使。
要理解这是为什么，我们多少得知道核辐射究竟是怎么回事儿。那就需要多一点耐性读完下面这些文字。
核辐射究竟是啥？
图示：核辐射产生于原子衰变的过程中，此时重元素自发地转变为相对更轻的元素。
直到大约100年前，物理学家们偶然发现某些元素不稳定，它们神奇地会 从一种元素变成另一种元素 ，这仿佛科学版的“炼金术”，当然不是从黄铜变成黄金，恰恰相反是从“黄金”变成“黄铜”！ 这种变化的规律总是从更重的元素原子变成更轻的元素原子！ 所以，我才说这个变化是从黄金变成了黄铜，因为金元素原子可比铜元素原子重，当然别担心你家里的金条金砖戒指金耳环，它们非常稳定不会发生这种元素变化，当然也不会释放出对人有害的核辐射。
核辐射就是在重元素变成更轻的元素的过程中，会释放出能量和粒子， 这些能量和粒子就构成了核辐射 。
拥有这种性质的元素也就被称为 放射性元素。放射性元素发生的变化被称为放射性衰变。 铀是这种元素的最好例子，它是天然存在的最重的放射性元素。所有比铀元素更重的元素都是不稳定的元素，都具有放射性。
放射性衰变是一个自然过程。放射性同位素的原子将通过三个常见过程之一自发地衰变成另一个元素：
在这个过程中，产生了四种不同的放射线：
首先，放射性原子的自然衰变是自然界的一部分，因此它们是“天然的”，但所有放射性元素对对生物都具有潜在的危险性。α粒子，β粒子，中子， γ射线都被称为电离辐射，这是 因为当它们与原子发生撞击时，可以将围绕原子核的电子给撞飞了，电子跑掉了，这个过程就被称为 电离，就像老婆跑掉了差不多，这事儿会把我们的细胞搅得一塌糊涂，产生基因突变或者直接死亡。
如何阻挡核辐射
α粒子很大，它的本质是 高速移动的氦原子核 ，这导致它很容易就能被挡住，事实上只需要一张纸就行或者几厘米厚度的空气就足以将它阻挡，失去动能也就失去了伤害人体的能力。因此仅仅产生α粒子的核辐射，只要你离它稍微远点，那它就对人体几乎没有影响。
图示：粒子甚至无法穿透一张纸，也无法穿透几厘米的空气。
图示：就是因为这东西很安全。所以，最常用的烟雾报警器中就使用了一种只能释放α粒子的放射性同位素 镅241 ，它产生的α粒子能电离空气，这些被电离的空气被正负电极吸引撞击在正负极上产生微弱的电流，如果烟雾进入电离室，会中和这些被电离的空气，电流下降烟雾报警器就会开始发出警报。
但如果你把这类放射性元素吸入或者吃掉，那就是作死了，这时候，高速α粒子直接从体内对你发起攻击，你就可能会因此患上癌症。最臭名昭著的是元素是 放射性氡 ，这玩意是种气体，吸入它之后，它释放的α粒子直接轰击你的肺细胞，就可能导致肺癌，不吸烟的人患上肺癌，氡就可能是潜在的罪魁祸首。但有些地方还在用放射性氡泉作为卖点，吸引 旅游 观光 并且欢迎大家去泡澡呢，在我看来这就是作死。
β粒子的本质是高能电子，它比粒子小很多，因此也就具有更强的穿透性，但电子终究还是具有实体的亚原子的粒子，因此用一片铝箔或树脂玻璃就足以将它们阻挡。事实上从前那种老旧传统的电视机屏幕，就是通过制造高速电子轰击荧光粉的方式来实现显影的，算起来就是人造核辐*。但传统电视机除了伤害视力，对人体 健康 也没直接影响，至于被电视广告搞成了白痴，看电视再加上炸鸡啤酒，搞成二糖患者，也和高速电子本身没有直接关系。但同样的如果 吃了或吸入了能释放β粒子的放射性同位素，那就真是作死了。
γ射线和X射线的范围有重叠，但简单来说就是高能X射线，它的穿透性远远超过α粒子和β粒子，这时候就需要用铅来阻挡了。
图示：中子导致核裂变是原子弹以及当前核电站运行的原理。在这个过程中裂变的原子会释放出更多的中子，如果条件合适，裂变就能源源不断地进行下去。
中子由于缺乏电荷，因此高速中子的穿透性非常强。阻挡高速的中子的最好办法是极厚的混凝土层或水或燃料油等液体来进行阻挡。当前的核电站就是利用中子撞击重元素原子核实现原子核裂变释放能量，而防范这些高能中子产生生物危害的办法就是水、油和厚厚的混凝土层。
图示：三种阻挡高能快速中子的方案。
1、首先镉板阻挡，然后铅屏蔽，最后用含硼酸的水溶液
2、首先镉板阻挡，然后铅屏蔽，最后用混凝土阻挡
3、首先用水阻挡，然后用镉板阻挡就解决问题，这是最简单廉价的方案。
图示：中国第三代大型商用大型商用压水堆核电站，浸泡在高压水中的核反应堆。
冷战时期，美苏曾经想过开发中子弹（一种 低当量小型氢弹 ），这种核弹依靠大量高速中子和伽马射线，来实现对装甲中的武装人员的杀伤，是大规模摧毁坦克和装甲战车集团的最佳选择。
图示：中子弹测试
中子弹的致命射程远远超过其他武器。此外，中子与装甲相互作用，可使装甲变得具有放射性以至于暂时无法使用（通常为24-48小时）。例如， M-1坦克装甲包括贫化铀 ，其可以经历快速裂变，并且 在被中子轰击后可以变成具有高放射性的物质 。
图示：反核战争运动中的标语，反对研发新型核武器中子弹。第一颗中子弹于1974年被加入美国武器库。
答：铅是元素周期表中，原子序数最大的非放射性元素，同时拥有很高的密度（11.33克/立方厘米），所以能很好地屏蔽核辐射。
铅衣是一种能有效屏蔽射线的服饰，在做某些放射性检查时，医生就有可能用铅衣把非检查部位保护起来，从而避免对重要器官造成伤害。
核辐射有三种，分别是：α射线、β射线和γ射线。
（1）α射线的本质是氦原子核，带两个单位正电荷，而且质量较大，所以很容易被屏蔽，一张白纸就能完全挡住。
（2）β射线的本质是电子流，带一个单位负电荷，质量很小，由于常规物质都是由原子核与核外电子组成，所以β射线也很容易被屏蔽，几厘米的空气或者一般的金属就能完全挡住。
（3）γ射线的本质是高能光子，不带电荷，动质量非常小，穿透力极强。
所以在这三种核辐射当中，γ射线是最危险的，会对人体细胞造成严重的不可逆损伤，除此之外还有中子辐射也很致命。
要想屏蔽γ射线和中子辐射，就需要用能吸收射线的物质，本质上任何物质都有概率吸收射线，但是吸收射线的能力大不相同。
对于一种原子，原子内的原子核越大，核外电子数越多，相同厚度下就越容易阻挡γ射线和中子辐射的传播，铅是原子序数最大的非放射性元素，拥有高达11.33克/立方厘米的密度，所以能有效地吸收γ射线和中子辐射。
铀的原子序数更高，密度也更高，能更好地吸收γ射线和中子辐射，但是铀元素本身就会发生衰变，所以不适合用来屏蔽核辐射；一些贵重元素，比如金、铂等等，密度也超过铅，但是本身价格太高，不适合用来大面积屏蔽射线。
混凝土也是屏蔽γ射线和中子辐射的有效物质，所以在重要的军事场地，建筑物都被厚厚的混凝土包裹着，地下重要的房间，都是几十米的混凝土保护着的。
世界上所有能量的表达都是通过电磁波来实现的，核辐射也是一种电磁波，它是由原子的核变而产生的，主要包括α、β、γ三种射线。
怎么才能挡住这些射线呢？
其实任何物体都可以，只是阻挡能力是有差别的。举个例子，1mm铅板的屏蔽效果等于6mm铁板的屏蔽效果，又等于12cm厚的实心砖块。
核电站的外围防辐射屏障用的也不是铅，而只是混凝土而已，只要足够厚，任何射线即便穿透能力再强，也会被隔档住。
为什么射线会被挡住呢？
凡是物质都是由原子组成的，代表辐射能量的光子在穿越物质的“原子阵列”的时候，会被这些原子所吸收，这个过程有三种效应：光电效应、康普顿效应、电子对效应。
简单解释下这三种效应：
光电效应：光子把能量转移给核外电子，自己则消失；
康普顿效应：光子与电子发生碰撞，一部分能量转移给电子，使它成为反冲电子，而光子自身携带的能量和传播方向会发生改变；
电子对效应：光子经过原子时，被原子核的库伦力所吸引，被转化成为1个正电子和1个负电子，并很快湮灭。
那么为什么是铅呢？
因为铅的密度大，即铅内部原子的质子数和电子数足够密集，从而更难被穿越。
那为什么不是其它密度更大的物质呢？
其它的大密度物质要么非常难以获取，要么非常的珍贵（如金），相比之下，铅已经是最理想的选择了。
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铅屏蔽指的是使用铅作为辐射防护减少对人或物体有效剂量的一种形式。因为铅的密度和原子序数很高，铅能有效地衰减某些种类的辐射。原则上，它在屏蔽伽马射线和x射线是有效的。
铅的高密度是由它的高原子质量和它的键长和原子半径的相对较小的尺寸相结合造成的。高原子质量意味着更多电子需要保持中性电荷和小的原子半径结合长度，意味着许多原子可以被组装成特定的铅结构。由于铅的密度和大量电子，它非常适合散射x射线和γ射线。这些光线形成光子，一种玻色子，当它们接触到电子时被赋予强穿透性。没有铅屏蔽，人体内的电子会受到影响，这可能会损坏人体脱氧核糖核酸导致癌症。当辐射试图穿过铅时，铅的电子吸收并散射能量。然而最终，铅会从它所暴露的能量中降解。然而，铅并不能有效抵抗所有类型的辐射。高能电子(包括中子辐射)可能会造成轫致辐射，对组织的潜在危险比原始辐射更大。此外，铅不是特别有效的中子辐射吸收剂。
铅用于x光机的屏蔽，核电站、核实验室、军事装备和其他可能会遇到辐射的地方。有很多种类型的屏蔽既可以用来保护人，也可以用来屏蔽设备和实验。个人防护包括铅衣(例如牙科过程中使用的防x射线服装)，防护盾牌和铅手套。实验室设备也有各种屏蔽装置，包括由铅块组成的结构，和用于储存和运输放射性样品的厚容器。
涉嫌会被挡住！是因为被拘留了吗？这科学够严谨的啊
