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低本底辐射钢的来源只有二战以前沉没的军舰吗? 第1页

  

user avatar   zha-fei 网友的相关建议: 
      

有些回答真是笑死人。低本地辐射钢、二战以前沉没的军舰,这两个关键词都给你们了,跳出来扯C-14、核试验对钢材辐射没啥影响、还有什么不需要捞军舰的,你们在强答之前不会先查点资料么?

1、

citeseerx.ist.psu.edu/v

美国二战时候的战列舰USS Indiana,光荣退役以后,贡献65吨船板给VA hospital用作Low-background counting work,另外贡献了210吨船板给University of Utah Medical Center用作实验室的辐射屏蔽层。

2、

Distant Victory: The Battle of Jutland and the Allied Triumph in the First World War Daniel Allen Butler p229:

斯卡帕湾公海舰队的沉船就是低本底辐射钢的来源之一。

======================================

钢材的本底辐射主要来自空气,而不是铁矿石。

把生铁变成钢的工序中有一道是把杂质氧化,被氧化的杂质变成气体飞走或者变成渣漂在铁水上,再去除之。不管是过去用空气氧化,还是现在改用纯氧,氧气的来源都是来自大气。而因为二战后的大规模核试验,空气中漂浮的放射性核素浓度比二战前高了很多倍,这样连带炼出的钢会带有较高的本底辐射。这里较高只是针对某些特殊用途来说的,比如盖格计数器。

既然知道本底辐射的来源,那么低本底辐射钢的获取途径也就明了:

1、捞45年之前的沉船。其实只要是45年之前炼的钢都可以,只是沉船量大集中,一艘船能捞两三万吨好钢出来,你要是回收坦克的话要回收几千辆坦克,能累死。

2、改用其它来源的氧气。比如电解超纯水获得氧气。缺点是成本太高。

3、再等几年。空气中主要的放射性核素是Co-60,半衰期5.272年,再等50年就衰变得只有现在的1/1000了。既然如此,那现在先捞捞沉船满足需求,足够撑到不需要考虑本底辐射的时代了,前提是未来若干年不会有国家重启大气核试验,也没有核战。实际上低本底辐射钢的应用面很窄,只在科研、医疗等少数地方有需求,绝大多数时候钢材的本地辐射水平完全可以忽略。


所以答案是,可以,但没必要。


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Co-60这个要稍微解释一下。前面“大气中主要的放射性核素是Co-60”表述有误,正确的说法是“大气中对钢材本底辐射影响的主要来源是Co-60”.

大气中的主要放射性核素是氡,但为什么这个东西对钢材没什么影响?因为这玩意儿半衰期太短了,只有4天不到。大气中的氡含量比较稳定是因为有自然界的钍、铀之类的自然衰变不断补充,但是钢材中的氡脱离大气循环,放个半年就衰减得几乎没有了。那么其它诸如C-14呢?它们的半衰期太长了,比如C-14的半衰期是5700多年,长半衰期意味着低辐射。而Co-60半衰期(5.27年)说短不短,说长不长,这导致它能在较长的一段时间内(小几十年)保持较高的辐射强度。


user avatar   4hyperion 网友的相关建议: 
      

怎样得到低放射性的钢材?打捞二战以前沉没的军舰是一个方法。

除了二战之前的旧军舰,现在有制造低放射性钢材的方法吗? 答案是肯定的,只要知道了窍门,成本也没有想象的那么高。

根据中科院高能物理研究所曹俊研究员的介绍,大亚湾中微子实验使用了国内钢厂生产的低放射性钢材。大亚湾中微子实验探测中微子,中微子本身的信号极其微小,为了探测到这一丁点的信号,探测器必须十分灵敏,科学家们还需要仔细研究来自背景本底的放射性信号。例如为了屏蔽宇宙射线的本底,实验大厅要建在地下;为了排除探测器材料里放射性同位素的本底,需要使用低放射性本底的不锈钢。

当初为了采购到合格的不锈钢,大亚湾项目的科学家对市面上的钢材进行了放射性检测,结果统统放射性超标,达不到实验的要求。科学家们不得不研究制造低放射性本底钢材的方法,最后发现,


决窍其实极为简单:炼钢时不要添加回收钢


大亚湾中微子实验的曹俊研究员表示: 绝大部分不锈钢都有一定的钴60放射性,一般对人体没有影响,例如德国规定低于0.1贝克/公斤(1贝克为每秒衰变一次)可无条件免检,10贝克/公斤以下可豁免。市面上绝大部分不锈钢介于0.1到10贝克/公斤。也有报道发现严重污染、达到几百甚至几万的。作为一个参照,每个人本身的钾40放射性大约为5千贝克。钴60放射源在生产生活中大量使用,比如用来做无损探伤、灭菌、医疗等。由于不锈钢中的镍、铬很贵,废钢往往回炉重炼,不锈钢中的钴60放射性可能来源于误将丢失的放射源与钢炼在一起。偶然的污染因反复回炉而扩散。大亚湾中微子实验要求使用低本底不锈钢,多次测量市购不锈钢平均为1贝克/公斤,不满足要求。钴60的半衰期为5.27年,五十年减少1千倍,所以应该不会有其它来源,像宇宙线活化、核试验污染等造成的影响基本可忽略。调查完钴60本底的来历后,与太钢协商专门生产了几百吨,结果未检测到,低于0.002贝克。技术问题总是弄明白了就很简单,但实际操作的风险还是很头疼的:有多大的把握这样生产出来就一定合格?假如达不到要求,这价值1千万元的钢砸在我手上怎么办?

在《禁止核试验条约》之前,各国的核试验确实导致全球大气的放射性升高,1963年达到了峰值的0.15 mSv。随后各国逐渐禁止大气核试验,根据联合国在2008年的调查UNSCEAR 2008 report - Vol. I: Sources,如今人为造成的大气放射性已经指数式地降低到0.005 mSv,大气中的放射性主要来自于氡气、碳14等。

根据大亚湾中微子项目的研究,钢材的放射性本底主要来自于钴60,如今的大气对钢材中钴60的贡献是可以忽略的。新钢材中的钴60放射性主要来自于废旧钢材的回炉供应,回炉重炼的时候,可能由于误将丢失的钴60放射源与钢炼在一起,导致放射性污染。

只要炼钢的时候不添加废旧的回收钢,即可得到符合大亚湾中微子实验要求的低放射本底不锈钢。这是基础科学研究可以改进特定工业工艺的一个例证。

【完】

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大家可能担心的问题:生活中用到的钢材一般都含有回收钢,有放射性,是不是对人体很危险?不必担心,这些放射性其实很低,对人体的影响可以忽略。但是对科研、军事和医疗等领域来说,这些放射性的影响却很大。例如大亚湾中微子实验,由于探测器极其灵敏,因此需要研制低放射性的材料,以排除背景本底。

普通钢材里面钴60的主要来源是什么?估计是废旧钢铁回收混进了钴60人工放射源,这是一种猜测,我没有找到切实的证据,冶金行业的人应该更了解原因。




  

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