核技術(shù)應(yīng)用淺談

1、鄭 州 大 學(xué)課 程 論 文 題 目： 核技術(shù)應(yīng)用淺談 姓 名： 學(xué) 號(hào): 專(zhuān) 業(yè)： 班 級(jí)： 課程名稱(chēng)： 開(kāi)課院系： 課程論文成績(jī)： 2015-2016學(xué)年 第2學(xué)期核技術(shù)應(yīng)用淺談緒論核技術(shù)應(yīng)用是對(duì)核素的核特性、輻射與物質(zhì)相 互作用所產(chǎn)生的各種效應(yīng)進(jìn)行研究、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用的一 門(mén)現(xiàn)代技術(shù)，它與核動(dòng)力技術(shù)構(gòu)成了當(dāng)代核能和平 利用的幾乎全部?jī)?nèi)容。核技術(shù)應(yīng)用作為核科學(xué)技術(shù) 的重要組成部分，是核能和平應(yīng)用中最活躍的領(lǐng)域。 核技術(shù)應(yīng)用是一門(mén)跨學(xué)科、跨領(lǐng)域、跨行業(yè)、具有高 度綜合性的交叉融合技術(shù)，其特點(diǎn)是分散滲透到各 個(gè)學(xué)科、各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)行業(yè)中去，直接面向國(guó)民經(jīng) 濟(jì)和人民生活。核技術(shù)的應(yīng)用，深化了農(nóng)業(yè)的綠

2、色 革命，促進(jìn)了工業(yè)技術(shù)的改造，推動(dòng)了環(huán)保事業(yè)的發(fā) 展，提高了人類(lèi)征服疾病的能力，其應(yīng)用成果已產(chǎn)生 重大社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。自1895年倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線(xiàn)，1896年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)鈾的天然放射性，隨后居里夫婦發(fā)現(xiàn)“釙”和“鐳”兩種天然放射性核素，以及1899年至1900年、和射線(xiàn)的發(fā)現(xiàn)以來(lái)，人類(lèi)對(duì)輻射進(jìn)行了大量的研究并建立了核科學(xué)。核技術(shù)在醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、農(nóng)業(yè)、材料科學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，核技術(shù)成為當(dāng)今世界重要的高科技領(lǐng)域之一。在此就核技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境和醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用作一簡(jiǎn)要介紹。1、核技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用核技術(shù)在工業(yè)上主要有三方面的運(yùn)用：工業(yè)輻照、核子儀與放射性測(cè)量、工業(yè)射線(xiàn)探傷。1.1工

3、業(yè)輻照又稱(chēng)輻射加工，是指利用電離輻射與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和生物效應(yīng)，對(duì)物質(zhì)和材料進(jìn)行加工處理的一種核技術(shù)。輻射加工通常包括輻射加工（鈷60和銫137為輻射源）和電子加速器輻射加工（電子束和X射線(xiàn)）。我們常用輻照裝置進(jìn)行物質(zhì)的消毒，例如說(shuō)醫(yī)院對(duì)醫(yī)療器械、血液樣品、藥物產(chǎn)品等的消毒，食品加工產(chǎn)對(duì)食品保鮮等等。1.2核子儀與放射性測(cè)量核子儀是一種測(cè)量裝置，由一個(gè)帶屏蔽的輻射源（具有放射性或能放出X射線(xiàn)）和一個(gè)輻射探測(cè)器組成。射線(xiàn)未穿過(guò)物質(zhì)或者與需要分析的物質(zhì)相互作用，為連續(xù)分析或過(guò)程控制提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。因此核子儀在工業(yè)中運(yùn)用十分廣泛，例如說(shuō)過(guò)程控制和產(chǎn)品質(zhì)量的控制。我們常用的幾種核子

4、儀如：核子密度計(jì)，它的用源一般采用銫137（其活度范圍一般在1.85GBq，50mCi左右），對(duì)大直徑的管子的測(cè)量用鈷60較多，而對(duì)幾厘米直徑的細(xì)管用镅241源。在煙草行業(yè)中，用射線(xiàn)源測(cè)量連續(xù)卷煙機(jī)中煙草的密度。測(cè)厚儀，利用射線(xiàn)對(duì)金屬、非金屬材料的厚度進(jìn)行測(cè)量（其測(cè)量范圍為：镅241放射源，0.154mm；銫137放射源，2.560mm；鈷60放射源，490mm）。在工業(yè)制造過(guò)程中，經(jīng)常采用表面保護(hù)和表面精加工技術(shù)。料位計(jì)，它的作用的對(duì)物料位置高度進(jìn)行測(cè)量，主要采用射線(xiàn)源。對(duì)堆積密度小的物料（如泡沫塑料）或少量物料（如管中牙膏）的測(cè)量，用射線(xiàn)源。1.3工業(yè)射線(xiàn)探傷工業(yè)射線(xiàn)探傷是對(duì)一個(gè)部件或產(chǎn)品

5、進(jìn)行非破壞性檢驗(yàn)過(guò)程。例如CT技術(shù)、康普頓散射成像技術(shù)、數(shù)字射線(xiàn)照相技術(shù)、輻射數(shù)字成像技術(shù)。我們常用的工業(yè)探傷輻射源主要來(lái)自X射線(xiàn)機(jī)、密封放射源和粒子加速器。當(dāng)窄束單能射線(xiàn)穿過(guò)物質(zhì)時(shí)，通過(guò)的射線(xiàn)按指數(shù)規(guī)律減弱。而射線(xiàn)的減弱能力與透射方向上的尺寸、其線(xiàn)減弱系數(shù)與物料的線(xiàn)減弱的差別、散射線(xiàn)的控制情況有關(guān)。由此我們便可得到被檢測(cè)物的形狀等從而確定是否含有危險(xiǎn)物。X射線(xiàn)多用于被檢查的部件輕薄，可以隨時(shí)隨地的開(kāi)展工作，保管方便，射線(xiàn)強(qiáng)度調(diào)整快捷，無(wú)需像放射源那樣隨時(shí)間減弱而更換等優(yōu)點(diǎn)，因此我們常用在鑄件、焊接件、電子元器件的結(jié)構(gòu)檢查上。射線(xiàn)源可以產(chǎn)生高能光子，并具有特定能量，有利于圖像重建，常運(yùn)用在焊接

6、件和鑄件的檢測(cè)上。由此我們可以看出核技術(shù)在工業(yè)上的重要應(yīng)用，引導(dǎo)著工業(yè)的進(jìn)步。2.核技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用經(jīng)過(guò)探索、研究和應(yīng)用，目前核技術(shù)已經(jīng)在輻射誘變育種、蟲(chóng)害防治、食品貯藏保鮮等方面較為成熟的應(yīng)用。2.1輻射誘變育種利用X射線(xiàn)、射線(xiàn)及中子束等物理因素與化學(xué)試劑結(jié)合誘發(fā)植物遺傳變異已經(jīng)廣泛應(yīng)用于職務(wù)育種。到上世紀(jì)70年代，輻射誘變育種已經(jīng)成為一種有效的育種手段并得到迅速發(fā)展，而且誘變育種的注意力轉(zhuǎn)向抗病、優(yōu)質(zhì)育種和突變體的雜交利用上。到1993年全世界利用核輻射誘變育種形成的新品種達(dá)到1772個(gè)，到目前則已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了這個(gè)數(shù)字。2.2蟲(chóng)害防治利用一定劑量的電離輻射照射某一蟲(chóng)態(tài)，破壞它們生殖細(xì)胞的遺

7、傳物質(zhì)，使受輻照害蟲(chóng)與正常害蟲(chóng)交配后形成的合子致死，這就是輻射不育防治害蟲(chóng)技術(shù)。X射線(xiàn)、射線(xiàn)、射線(xiàn)、射線(xiàn)、電子源和快中子都能使昆蟲(chóng)不育，但使用最普遍、最方便的是射線(xiàn)，射線(xiàn)源主要是鈷60和銫137。昆蟲(chóng)輻射不育技術(shù)防治害蟲(chóng)，是當(dāng)今生物防治法中的唯一有可能在大面積內(nèi)消滅害蟲(chóng)的防治手段。長(zhǎng)期使用化學(xué)殺蟲(chóng)劑，害蟲(chóng)會(huì)產(chǎn)生抗性，因而不能徹底根除。目前，世界有三分之二的國(guó)家對(duì)200多種害蟲(chóng)進(jìn)行了輻射不育研究，其中30多種害蟲(chóng)已經(jīng)進(jìn)入中間試驗(yàn)或者實(shí)際應(yīng)用階段，取得了顯著效果2.3食品的貯藏保鮮在食品的輻照儲(chǔ)藏和保鮮方面，據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織估計(jì)，世界生產(chǎn)的糧食由于質(zhì)變及蟲(chóng)害，每年損失20%30%，因而食品的儲(chǔ)藏和

8、保鮮歷來(lái)就為人們所重視。食品輻照就是利用電離輻射的方法，殺死食品中的微生物與害蟲(chóng)，印制農(nóng)產(chǎn)品的代謝過(guò)程，減少食品敗壞變質(zhì)的各種因素，達(dá)到延長(zhǎng)儲(chǔ)藏時(shí)間和保鮮的效果。輻照儲(chǔ)藏食品有許多有點(diǎn)，尤其是殺蟲(chóng)徹底、干凈衛(wèi)生及操作方便。1980年，聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織、國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)和世界衛(wèi)生組織根據(jù)長(zhǎng)期的毒理學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)和微生物學(xué)的研究資料和輻射化學(xué)分析結(jié)果及其結(jié)論發(fā)表出“任何食品當(dāng)其總體平均吸收劑量不超過(guò)10kGy時(shí)，沒(méi)有毒理學(xué)危害，不再要求做毒理學(xué)試驗(yàn)，同時(shí)在營(yíng)養(yǎng)學(xué)和微生物學(xué)上也是安全的”這一結(jié)論得到了世界食品法典委員會(huì)的認(rèn)可，從而大大推動(dòng)了世界各國(guó)對(duì)輻照食品的研究，加速了輻照食品的批準(zhǔn)和商業(yè)化進(jìn)程。3.核技

9、術(shù)在環(huán)境中的應(yīng)用核技術(shù)已廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染治理。利用輻照處理污染廢水和其他生物廢棄物比傳統(tǒng)方法具有顯著的有點(diǎn)，不會(huì)造成二次污染。3.1用輻照法處理生活污水和工業(yè)廢水在放射線(xiàn)的照射下，水分子會(huì)生成一系列具有很強(qiáng)活性的輻解產(chǎn)物，如氫氧根離子、氫離子、過(guò)氧化氫等。這些產(chǎn)物與廢（污）水中的有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，可以使他們分解或改性。該法可明顯消除城市污水中的BoD、CoD，并滅活污水中的病原體。將輻照技術(shù)與普通廢水處理技術(shù)聯(lián)用，可提高處理效果。3.2用射線(xiàn)輻照處理固體廢物利用射線(xiàn)輻照污泥可以滅活泥垢中存在的大量病原體，使其成為良好的農(nóng)田肥料和土壤改良劑。德國(guó)、美國(guó)已建造了每天處理量達(dá)1500噸污泥的輻照處理

10、裝置。3.3電子束處理廢氣燃煤電廠(chǎng)排放的二氧化硫與氮的氧化物對(duì)大氣造成污染，脫硫脫硝的傳統(tǒng)技術(shù)造價(jià)昂貴。利用電子束處理廢氣是一種切實(shí)可行的辦法，應(yīng)用電子束照射的方法可去除二氧化硫和氮的氧化物，同時(shí)產(chǎn)生的硫酸銨和硝酸銨這些副產(chǎn)物可以直接用作化肥，無(wú)二次污染。4.核技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用核技術(shù)在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中有十分廣泛的應(yīng)用，在疾病的治療中起著非常重要的作用。形成了放射診斷學(xué)、放射治療學(xué)等新型學(xué)科。4.1放射診斷學(xué)利用放射性核素進(jìn)行診斷的機(jī)理主要是因?yàn)榻】到M織和病變組織對(duì)核素的吸收有輕微的差別。選用合適的放射性核素可以對(duì)人體的幾乎所有器官和骨骼進(jìn)行診斷。如利用碘123標(biāo)記的馬尿酸可以對(duì)腎臟進(jìn)行功能診斷；吸

11、入少量的含有短壽命核素氪的空氣，通過(guò)記錄下來(lái)的射線(xiàn)分布可獲知肺葉的功能狀況，并可以對(duì)腫瘤定位。放射性核素診斷的方法很多，其中以正電子發(fā)射斷層術(shù)（PET）為主。4.2放射治療學(xué)輻射治療是利用了射線(xiàn)對(duì)腫瘤的破壞作用，其前提是需要大量輻射劑量?，F(xiàn)在大都采用射線(xiàn)或者高能電子，但用這些射線(xiàn)源均不可避免使周?chē)】到M織受到較高劑量的輻射照射。當(dāng)使用中子或介子時(shí)，可以使輻射劑量降低。在這里起作用的不是中子本身，而是中子與氚原子反應(yīng)之后產(chǎn)生的所謂反沖質(zhì)子。用于介子治療法中的介子是通過(guò)質(zhì)子撞擊金屬得到的。中子和介子的優(yōu)點(diǎn)是：重帶電粒子在物質(zhì)中被吸收時(shí)在其射程末端有一個(gè)升高的電離密度。帶電粒子的質(zhì)量越小，在其射程末

12、端損失的能量（布拉格峰）越大。這就意味著，在布拉格峰區(qū)域（通過(guò)正確的選擇使峰區(qū)域落在癌變區(qū)內(nèi)），介子比質(zhì)子損失更多的能量份額，而質(zhì)子又比粒子損失的份額大，因此，用介子使得癌變區(qū)前面的健康組織受到的輻射劑量最小。介子治療只對(duì)某些癌癥有效。5.小結(jié)核技術(shù)是我國(guó)高新技術(shù)的重要領(lǐng)域之一，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等眾多方面的應(yīng)用發(fā)揮著不可替代的作用。我們期待著核技術(shù)在更廣范圍內(nèi)的進(jìn)一步應(yīng)用，創(chuàng)造無(wú)限的價(jià)值。參考文獻(xiàn)：1. 王乃顏. 核技術(shù)的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化前景廣闊. 中國(guó)核工業(yè)，2003,（6）2. 王丹，任少雄，蘇軍，李衛(wèi)峰，王熙. 核農(nóng)學(xué)報(bào)，2004,18（6）3. 郭之虞，王宇鋼，包尚聯(lián). 北京大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2