半衰期计算回答的是一个问题:在理想模型中,这种同位素的活度怎样随时间下降? 它并不告诉任何人,某个人是否有风险。把这两件事分开,是好的考试技巧,也是诚实的科学态度。
本课为半衰期与本底辐射收尾,建立在对给定时间间隔连续减半以及解释为什么单个原子没有可预测的衰变时间所讲的随机性之上。
模型包含什么,又省略了什么?
模型取一种指定的同位素、指定的半衰期和起始活度,给出经过选定时间后的活度。它假设半衰期正确,并且样本没有增加或减少。
它省略了决定个人风险的因素:辐射的类型和能量、距离、屏蔽、在附近停留的时间,以及物质是否进入体内。它也没有考虑身体如何排出某些物质。
答题时怎样把计算和风险分开?
- 先做计算,写出带单位的结果。
- 说明它显示了什么: 在模型中,该时刻的活度。
- 说明它没有显示什么: 剂量、健康影响,或某人是否安全。
- 指出还需要什么(辐射类型、剂量、时间、距离、屏蔽),以及谁能够判断。
例题
(虚构数据,仅供学习。)医院使用一种示踪剂,半衰期 6 小时,起始活度 480 MBq(兆贝可勒尔,每秒数百万次衰变)。24 小时后的活度是多少?
半衰期个数: 24 ÷ 6 = 4。
减半四次: 480 → 240 → 120 → 60 → 30。24 小时后的活度是 30 MBq,即起始值的 1/16(480 ÷ 16 = 30)。
模型说明的是: 活度在一天内降到原来的十六分之一。
模型没有说明的是: 某位病人、护士或访客是否受到有害剂量。这取决于辐射、吸收的剂量和其他因素。作出这个判断的是受过训练的辐射防护专业人员,而不是半衰期计算。
要留意的错误
错误答案: “24 小时后只剩 30 MBq,所以完全安全。”
学生把一个数字变成了安全结论。
这里有两个错误。计算给出的是活度,不是剂量,而且 30 MBq 并不是零。
较稳妥的说法是:“活度降到 30 MBq,为起始值的十六分之一。这是否可以接受,取决于剂量,需要更多信息。”
另一个失误是说经过若干个半衰期后放射源“没了”。在模型中,数量会不断下降,但不会恰好到零。
自我检测
1. 仍用同一种示踪剂(480 MBq,半衰期 6 小时),12 小时后的活度是多少?
查看答案
12 ÷ 6 = 2 个半衰期。480 → 240 → 120。活度为 120 MBq。
2. 判断下列说法是模型计算,还是个人风险建议:(a) “12 小时后活度是 120 MBq。” (b) “你可以在病人身边站一小时而不受伤害。”
查看答案
(a) 是模型计算。(b) 是个人风险建议。它需要剂量、距离和屏蔽的信息,应由有资质的人判断。
3. 为什么仅凭半衰期不足以判断危害?
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危害取决于辐射类型、吸收的剂量、所涉及的时间和距离、屏蔽,以及放射源是否在体内。半衰期只描述活度随时间如何减少。
接下来学什么
把整套知识放在一起,做半衰期与本底辐射练习。之后课程进入空间物理,在那里你同样要区分模型能说明什么、不能说明什么。
这类“模型能说明什么、不能说明什么”的题,很容易写得含糊。我们的老师可以在线上一对一物理补习中,帮你把答案分成计算和结论两部分。