Có, có những phản ứng hạt nhân liên tục xảy ra trong cơ thể chúng ta, nhưng số lượng rất ít so với các phản ứng hóa học, và chúng không ảnh hưởng nhiều đến cơ thể. Tất cả các vật thể vật lý đều được tạo thành từ phân tử. Một phân tử là một chuỗi các nguyên tử liên kết với nhau bởi liên kết hóa học (điện từ). Bên trong mỗi nguyên tử là một hạt nhân, là một tập hợp của proton và nơtron liên kết với nhau bởi liên kết hạt nhân. Phản ứng hóa học là quá trình tạo ra, phá vỡ và sắp xếp lại các liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử. Phản ứng hóa học không thay đổi cấu trúc hạt nhân của bất kỳ nguyên tử nào. Ngược lại, phản ứng hạt nhân liên quan đến sự biến đổi của các hạt nhân nguyên tử. Hầu hết các quá trình xung quanh chúng ta trong cuộc sống hàng ngày là phản ứng hóa học chứ không phải phản ứng hạt nhân. Tất cả các quá trình vật lý diễn ra để duy trì sự hoạt động của cơ thể người (máu bắt oxy, đường bị đốt cháy, DNA được tạo ra, v.v.) đều là các quá trình hóa học chứ không phải quá trình hạt nhân. Phản ứng hạt nhân thực sự xảy ra trong cơ thể người, nhưng cơ thể không sử dụng chúng. Phản ứng hạt nhân có thể gây ra hư hỏng hóa học, mà cơ thể có thể nhận thấy và cố gắng sửa chữa.
Có ba loại phản ứng hạt nhân chính:
- Phản ứng nhiệt hạch: đây là sự kết hợp của hai hạt nhân nguyên tử nhỏ thành một hạt nhân.
- Phản ứng phân hạch: đây là sự phân tách một hạt nhân nguyên tử lớn thành các mảnh nhỏ hơn.
- Phân rã phóng xạ: đây là sự thay đổi của một hạt nhân ít ổn định thành một hạt nhân ổn định hơn.
Lưu ý rằng phản ứng phân hạch và phân rã phóng xạ có phần trùng lặp. Một số loại phân rã phóng xạ liên quan đến việc phun ra các mảnh hạt nhân và do đó có thể được coi là một loại phân hạch. Cho mục đích của bài viết này, “phân hạch” đề cập đến các sự kiện phân mảnh hạt nhân quy mô lớn mà rõ ràng không thể được phân loại là phân rã phóng xạ.
Phản ứng nhiệt hạch đòi hỏi năng lượng cao để có thể bùng nổ. Vì lý do này, phản ứng nhiệt hạch chỉ xảy ra trong các ngôi sao, trong các siêu tân tinh, trong bom nhiệt hạch, trong lò phản ứng thí nghiệm nhiệt hạch, trong va chạm tia vũ trụ và trong máy gia tốc hạt. Tương tự, phản ứng phân hạch đòi hỏi năng lượng cao hoặc một khối lượng lớn các nguyên tố nặng, phóng xạ. Vì lý do này, phản ứng phân hạch đáng kể chỉ xảy ra trong các siêu tân tinh, trong bom phân hạch, trong lò phản ứng phân hạch, trong va chạm tia vũ trụ, trong máy gia tốc hạt và trong một số mỏ quặng tự nhiên. Ngược lại, phân rã phóng xạ xảy ra tự động với các hạt nhân không ổn định và do đó phổ biến hơn.
Mỗi nguyên tử có một hạt nhân ổn định hoặc không ổn định, tùy thuộc vào kích thước của nó và tỷ lệ proton so với nơtron. Các hạt nhân có quá nhiều nơtron, quá ít nơtron hoặc đơn giản là quá lớn sẽ không ổn định. Cuối cùng, chúng sẽ biến đổi thành dạng ổn định thông qua phân rã phóng xạ. Bất cứ nơi nào có nguyên tử với hạt nhân không ổn định (nguyên tử phóng xạ), đều có các phản ứng hạt nhân xảy ra tự nhiên. Điều thú vị là có một lượng nhỏ nguyên tử phóng xạ ở khắp mọi nơi: trong ghế bạn ngồi, trong lòng đất, trong thực phẩm bạn ăn, và đúng, trong cơ thể bạn.
Phân rã phóng xạ tạo ra bức xạ năng lượng cao có thể làm hư hại cơ thể bạn. May mắn thay, cơ thể chúng ta có cơ chế để làm sạch các hư hỏng gây ra bởi phóng xạ và bức xạ năng lượng cao trước khi chúng trở nên nghiêm trọng. Đối với người bình thường sống một cuộc sống bình thường, lượng phóng xạ trong cơ thể quá nhỏ để cơ thể không gặp khó khăn trong việc sửa chữa tất cả các hư hỏng. Vấn đề là khi mức phóng xạ (số lượng phản ứng hạt nhân trong và xung quanh cơ thể) tăng quá cao và cơ thể không thể theo kịp việc sửa chữa. Trong trường hợp đó, nạn nhân sẽ gặp phải bỏng, bệnh tật, ung thư và thậm chí tử vong. Việc tiếp xúc với mức phóng xạ nguy hiểm cao là hiếm gặp và thường được tránh thông qua quy định của chính phủ, đào tạo và giáo dục. Nguyên nhân phổ biến gây ra phơi nhiễm phóng xạ ở mức độ cao cho con người bao gồm:
- Radon tự nhiên trong lòng đất. Tất cả các dạng (đồng vị) của nguyên tố radon đều phóng xạ. Kiểm tra radon trong nhà đã trở nên phổ biến để ngăn chặn phơi nhiễm quá mức.
- Nhân viên làm việc trong lò phản ứng hạt nhân hoặc cơ sở vũ khí hạt nhân. Các chính sách nghiêm ngặt và đồng hồ đo phóng xạ cá nhân giúp ngăn chặn phơi nhiễm quá mức.
- Người dân ở quá gần khi một vũ khí hạt nhân được thử nghiệm.
- Người dân sống gần nhà máy điện hạt nhân khi xảy ra thảm họa hạt nhân.
- Điều trị y tế sử dụng phóng xạ một cách có kiểm soát để chống lại bệnh tật.
Lưu ý rằng nếu bạn chỉ thực hiện một lần quét y tế yêu cầu uống hoặc tiêm chất đồng vị phóng xạ, bạn thực sự sẽ có nhiều phản ứng hạt nhân trong cơ thể hơn bình thường, nhưng mức độ vẫn đủ thấp để không nguy hiểm, và do đó không được đưa vào danh sách này.
Mức độ thấp của nguyên tử phóng xạ liên tục tích tụ trong mỗi người. Các cách chúng ta có nguyên tử phóng xạ trong cơ thể bao gồm: ăn thực phẩm tự nhiên chứa một lượng nhỏ đồng vị phóng xạ, hít thở không khí tự nhiên chứa một lượng nhỏ đồng vị phóng xạ và bị bắn bởi tia vũ trụ tạo ra nguyên tử phóng xạ trong cơ thể. Đồng vị phóng xạ tự nhiên phổ biến nhất trong cơ thể người là carbon-14 và kali-40. Về mặt hóa học, các đồng vị này cư xử hoàn toàn giống như carbon và kali ổn định. Vì lý do này, cơ thể sử dụng carbon-14 và kali-40 giống như nó sử dụng carbon và kali bình thường; xây dựng chúng thành các bộ phận khác nhau của tế bào, mà không biết rằng chúng là phóng xạ. Theo thời gian, các nguyên tử carbon-14 phân rã thành nguyên tử nitơ ổn định và các nguyên tử kali-40 phân rã thành nguyên tử.
Theo thời gian, các nguyên tử carbon-14 phân rã thành nguyên tử nitơ ổn định và các nguyên tử kali-40 phân rã thành nguyên tử canxi ổn định. Các hóa chất trong cơ thể phụ thuộc vào việc có một nguyên tử carbon-14 hoặc kali-40 ở một vị trí nhất định sẽ đột nhiên có một nguyên tử nitơ hoặc canxi. Sự thay đổi như vậy làm hỏng hóa chất. Thông thường, những thay đổi như vậy hiếm khi xảy ra, nên cơ thể có thể sửa chữa hư hỏng hoặc lọc ra các hóa chất bị hỏng. Cuốn sách giáo khoa Hóa học: Khoa học Thực hành của Paul B. Kelter, Michael D. Mosher và Andrew Scott viết:
Trong khi kali-39 và kali-41 có hạt nhân ổn định, kali-40 lại phóng xạ. Điều này có nghĩa là khi chúng ta ăn một quả chuối, chúng ta nhận được một lượng đo được kali-40 phóng xạ. Bao nhiêu? Tỷ lệ tự nhiên của kali-40 chỉ là 0,012%, hoặc khoảng 1 nguyên tử trong 10.000. Một quả chuối điển hình có khoảng 300 mg kali. Do đó, với mỗi quả chuối chúng ta ăn, chúng ta hấp thụ khoảng 0,036 mg kali-40 phóng xạ.
Sự xuất hiện tự nhiên của phân rã carbon-14 trong cơ thể là nguyên lý cốt lõi đằng sau phương pháp đồng vị carbon. Miễn là một người còn sống và vẫn ăn uống, mỗi nguyên tử carbon-14 phân rã thành nitơ sẽ được thay thế trung bình bằng một nguyên tử carbon-14 mới. Nhưng một khi người đó chết, họ sẽ ngừng thay thế các nguyên tử carbon-14 đang phân rã. Từ từ, các nguyên tử carbon-14 phân rã thành nitơ mà không được thay thế, vì vậy lượng carbon-14 trong thi thể ngày càng ít đi. Tốc độ phân rã của carbon-14 là không đổi và đã được biết rõ, vì vậy bằng cách đo lượng carbon-14 tương đối trong một mẩu xương, các nhà khảo cổ có thể tính toán thời điểm người đó chết. Tất cả các sinh vật sống đều tiêu thụ carbon, vì vậy phương pháp đồng vị carbon có thể được sử dụng để đo tuổi bất kỳ sinh vật sống nào, và bất kỳ vật thể nào được tạo ra từ sinh vật sống. Xương, gỗ, da và thậm chí giấy đều có thể được xác định tuổi chính xác, miễn là chúng tồn tại lần đầu trong vòng 60.000 năm qua. Tất cả là do thực tế là các phản ứng hạt nhân tự nhiên xảy ra trong các sinh vật sống.
