Tại sao các nhà khoa học có thể chạm vào Uranium mà không cần quần áo bảo hộ?

Bánh xe kim loại trong hình là hợp kim của uranium, zirconium, molypden và các kim loại khác. Uranium được biết đến là chất phóng xạ và có thể được sử dụng để làm nhiên liệu hạt nhân. Trong ấn tượng của mọi người, để tiếp xúc với chất phóng xạ hạt nhân này, bạn cần phải mặc quần áo bảo hộ và trang bị các thiết bị tiên tiến để tránh bị thương do bức xạ. Tuy nhiên, với những người am hiểu về kim loại này, họ có thể trực tiếp cầm trên tay, không cần đeo găng tay hay thiết bị bảo hộ, nhưng sau khi chạm vào sẽ cần rửa tay. .

Khác với bom hóa học, năng lượng nổ của bom hạt nhân đến từ hai loại phản ứng hạt nhân là phản ứng tổng hợp hạt nhân và phản ứng phân hạch hạt nhân (sự khác biệt giữa phản ứng hạt nhân và phản ứng hóa học là phản ứng hạt nhân xảy ra ở cấp độ hạt nhân và có thể thay đổi các loại nguyên tố ). Lấy bom nguyên tử làm ví dụ, vật liệu hạt nhân chứa trong thân bom là uranium được làm giàu với độ tinh khiết hơn 90%, có thể giải phóng năng lượng cực lớn bằng cách phân hạch chuỗi của uranium.

Sức mạnh của vũ khí hạt nhân là vô cùng đáng sợ, sau vụ nổ, chúng có thể phóng ra bức xạ hạt nhân cường độ cao, bức xạ này được giải phóng sau quá trình phân hạch của một lượng lớn hạt nhân uranium.

Khi nói đến bức xạ, nhiều người cảm thấy nó đáng sợ, nhưng khi bạn hiểu đúng, bạn sẽ có một cái nhìn mới và thay đổi về nhận thức này.

Bức xạ là hiện tượng năng lượng bị khuếch tán ra thế giới bên ngoài bằng sóng điện từ hoặc các hạt, có thể chia thành bức xạ ion hóa và bức xạ không ion hóa. Thông thường, chỉ bức xạ ion hóa có thể gây ra tác hại lớn hơn trong ngắn hạn. Tuy nhiên, bức xạ không ion hóa thì khác. Ánh sáng Mặt trời là bức xạ điện từ do Mặt trời phát ra. Bất kỳ vật thể nào có nhiệt độ trên độ không tuyệt đối (âm 273,15 ° C) sẽ có thể bức xạ tia hồng ngoại ra thế giới bên ngoài, bức xạ điện từ loại này phổ biến khắp nơi và về cơ bản là vô hại đối với con người.

Trong khi vi hạt có lưỡng tính sóng-hạt, bức xạ ion hóa là bức xạ có bước sóng nhỏ hơn 100 nanomet, và bức xạ hạt nhân thuộc bức xạ ion hóa.

Thông thường, bức xạ hạt nhân được giải phóng trong quá trình tổng hợp hạt nhân hoặc phân hạch hạt nhân, và bức xạ hạt nhân cũng được giải phóng trong quá trình phân rã của các nguyên tố phóng xạ (phân rã là hiện tượng các hạt hạt nhân). hạt nhân của nguyên tố không bền được chuyển thành hạt nhân của nguyên tố bền bằng cách phóng ra tia hoặc hạt).

Có nhiều loại bức xạ hạt nhân, bao gồm tia alpha (hạt nhân heli), tia beta (electron), tia gamma (photon), neutron, positron, neutrino, … Trong số đó, tia alpha có thể bị chặn bằng một mảnh giấy là mỏng và sự thâm nhập là rất yếu; tia beta xuyên qua nhiều hơn một chút và có thể bị chặn lại bằng lá nhôm; Một số tia xuyên thấu nhất là tia gamma và tia neutron, và cần có những tấm chì dày để chặn nó. Khi một quả bom nguyên tử phát nổ, một lượng lớn tia gamma và neutron được giải phóng.

Uranium (U), số nguyên tử 92, có nghĩa là có 92 proton trong hạt nhân. Nó xuất hiện tự nhiên trong tự nhiên với 3 đồng vị (đồng vị là những nguyên tố có cùng số proton trong hạt nhân nhưng khác số nơtron), đó là uranium 238 và uranium 235 và uranium 234, mức độ phong phú của chúng trong tự nhiên là 99,28%, 0,71% và 0,006 % tương ứng, cả ba đều là chất phóng xạ. Uranium 238 được phát hiện vào năm 1789 bởi Martin Heinrich Kraprot, trong khi uranium 235 được phát hiện vào năm 1935 bởi nhà khoa học Canada Dunstar.

Mặc dù uranium 238 rất dồi dào và cũng có thể trải qua quá trình phân hạch, nhưng nó không thể tự phát thực hiện các phản ứng dây chuyền, vì vậy uranium 238 còn được gọi là uranium đã cạn kiệt. Nhưng uranium 235 có thể làm được điều đó, tuy nhiên độ phong phú của nó trong tự nhiên rất thấp và nó thường tồn tại cùng với uranium 238, vì vậy chúng cần được tách ra để tinh chế uranium 235 đến độ tinh khiết. hơn 90% trước khi nó có thể được sử dụng để chế tạo bom nguyên tử. Uranium 235 có độ tinh khiết cao có thể thu được bằng cách khuếch tán khí, ly tâm khí, v.v., nhưng quá trình này không đơn giản, thông thường, để tách được 200 tấn quặng uranium. thu được 1 kg uranium 235.

Vật liệu hạt nhân được nạp trong bom nguyên tử là uranium cấp hạt nhân 235. Uranium 235 cũng được sử dụng trong các nhà máy điện nhiệt hạch, nhưng độ tinh khiết của uranium khi đó chỉ khoảng 3%, thấp hơn nhiều so với uranium làm giàu hạt nhân.

Các nguyên tố phóng xạ phát ra bức xạ hạt nhân một cách tự phát, nhưng khi ba đồng vị tự nhiên của uranium trên phân rã, chúng chỉ phát ra tia alpha, thậm chí không thể xuyên qua da người. Lớp da ngoài cùng trên bề mặt cơ thể chúng ta là một lớp da chết, giống như một lớp áo giáp mỏng mà bức xạ này không thể xuyên qua.

Và chu kỳ bán rã của ba đồng vị này (chu kỳ bán rã liên quan đến thời gian cần một số hạt nhân nhất định để phân rã một nửa) là siêu dài – khoảng 250.000 năm.

Tóm lại, việc tiếp xúc trực tiếp trong thời gian ngắn với uranium cấp độ hạt nhân bằng tay không sẽ thực sự không gây hại cho cơ thể. Đối với quặng uranium tự nhiên, mức độ bức xạ của nó thậm chí còn thấp hơn. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng mặc dù tiếp xúc trực tiếp không có hại nhưng nếu uranium vào bên trong cơ thể người thì nó vẫn có hại, dù sao nó vẫn có bức xạ và vẫn là một kim loại nặng.

Một khi uranium được đưa vào lò phản ứng, lượng bức xạ sẽ rất lớn, rất nguy hiểm, dù bạn có mặc quần áo bảo hộ lao động cũng không được trực tiếp chạm vào mà phải dùng robot.

Tài liệu tham khảo: Sina; Zhihu; AP