来自外太空的航空飞行辐射危害

在前段时间,YouTube上有一段关于世界上辐射最高地点调查的短片火遍了全世界。片中,一位外国小伙亲身探索了那些广为人知的辐射地点如切尔诺贝利、福岛核电站等,并且据此检测给出了不同地方的辐射危害排行榜。航空飞行也是其探索的场景之一,航空飞行所遭受的辐射危害也是不容小视,毕竟普罗大众更多的可能会遭遇乘坐飞机场景。

在视频中,当飞行高度处于爬升的6km时,检测到辐射剂量率为 0.5uSv/hr ;飞机继续爬升至7.5km高度时,辐射剂量率则爬升至 1uSv/hr ;上升至飞机巡航高度的10km时,辐射剂量率则达到2uSv/hr 。若高度继续爬升或往两极方向飞行,则辐射剂量率会高于3uSv/hr。( uSv为放射性辐射剂量单位,1mSv=1000uSv )。一般认为人体一次性遭受4000mSv即会死亡,普通公众受照剂量限值即为1mSv。

那么辐射是什么呢?辐射对人体有害吗?一般情况下,人们通常谈辐色变。但其实,只有一部分种类辐射才会对人体健康造成不可挽回的损伤。对人体有害的辐射包括粒子辐射、γ射线、X射线、紫外线、高剂量的电磁辐射等,损伤效果也不尽相同。对于辐射一般可以分为两类:电离辐射和非电离辐射。电离是指电子被从电子壳层中击出,使原子带正电。由于细胞由原子组成,电离作用可以引致癌症。电离辐射引致癌症的几率取决于辐射剂量率及接受辐射生物之感应性。非电离辐射不会电离物质,而是改变分子或原子之旋转,振动或价层电子轨态。非电离辐射对生物活组织的影响被研究的时间相对不长,不同的非电离辐射可产生不同的生物学作用。

在飞机飞行高度对人员构成辐射危害的辐射源,包括原初宇宙线与大气层作用后的次级产物—γ射线、X射线和中子。由于γ射线和X射线对人体造成的单次辐射剂量相对较轻,被称之为低LET值;而中子与人体内大量存在的水分子发生作用后造成单次辐射剂量较高,此类即被称之为高LET值辐射剂量。[1,2]

1990年,国际放射防护委员( ICRP ),开始把飞行人员列为职业性受宇宙线照射人员。地面职业受照人员( 平均2mSv )及公众受照剂量限值( 1mSv )。驾驶员、机械师、乘务员、安全员等长期在高空飞行,接受的宇宙辐射年有效剂量在1-20mSv,新疆航空公司全部航线年宇宙辐射剂量达到为0.7~4.14mSv。[3]

航空飞行作为现代人越来越普遍采取的出行方式,受到辐射剂量也是不可避免的,特别是现代人们进行洲际飞行的次数和飞行时间越来越多。由于飞行辐射危害来自于宇宙线,受到地球磁场作用而呈现出两极恶劣的全球分布的地方性;同时宇宙线受到太阳活动的影响,而导致在不同年份、季节等呈现出时间差别性。不同航班的飞行时刻、持续时间、飞行路线等的差别使不同航班的乘坐人员遭受的辐射剂量不同,诸如,穿越两极区域的航线比赤道区域的航线要高。

当然对于辐射危害也不必过于紧张,我们可以了解不同飞行航班、个人累积辐射剂量情况下,采取相应措施防护。对于民航职业人员,需要了解已经完成航段个人的累积剂量、将要执行航班的预计剂量等,可以采取调整飞行间隔、飞行航线,甚至调整个人职业生涯;对于普通乘客公众,可以针对个人已经完成飞行路线的累积剂量,从而调整飞行路线、出行方式或者出行计划等。如下图所示,为Tiamo®空间天气航空飞行辐射危害评估软件,可以提供包括宇宙线不同时段、不同飞行路线等方面辐射剂量分布及累积剂量,为民航飞行从业人员及普通公众对于在飞行过程的辐射剂量积累评估提供支撑。

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[1]周大庄,王世金,张斌全,等,近地空间辐射和航天员辐射风险,载人航天,第19卷第4期,2013年7月

[2]May-Britt K., Space Physics – An Introduction to Plasmas and Particles in the Heliosphere and Magnetospheres, Springer-verlag Berlin Heidelberg 1998

[3]沈海明,航空辐射环境对民航飞行人员骨代谢的影响及137Cs γ射线对体外培养成骨细胞作用的研究,博士学位论文,天津医科大学,天津,2008年返回搜狐,查看更多

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