第5章 核技術在當今社會的廣泛應用

1、第5章 核技術在當今社會的廣泛應用 核技術在工業(yè)領域的應用 核技術在食品衛(wèi)生領域的應用 核技術在農(nóng)業(yè)領域的應用 核技術在環(huán)境保護領域的應用 放射性示蹤 核分析、檢檢測 實用舉例 核技術在工業(yè)領域的應用 輻射加工： 利用電離輻射與物質(zhì)的相互作用，使物質(zhì)的品質(zhì)或性能得以改善或合成新產(chǎn)品的技術。 輻射作用： 物理效應 化學效應 生物效應 廣泛應用：ü 輻射改性：聚烯烴材料的輻射交聯(lián)與降解（分子結(jié)構(gòu)改變） 電線電纜，熱收縮材料，泡沫塑料ü 表面涂層固化：液體涂料迅速固化成膜技術 核技術在食品衛(wèi)生領域的應用 食品的消毒保鮮技術 原理：直接作用或間接作用消滅食物中的微生物或病菌，控制代

2、謝，減少腐敗。 特點：ü 殺菌種類廣泛：以食物為載體的病菌： 沙氏門菌，大腸桿菌，鏈球菌ü 易于規(guī)模化生產(chǎn)ü 不改變外觀和口感，不含添加劑ü 安全性問題：ü 國際原子能機構(gòu)(IAEA),聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO),世界衛(wèi)生組織(WHO)1980年公報：ü 平均吸收劑量在10kGy以下的輻照食品，無毒性，也不會引起營養(yǎng)學和微生物上的任何問題。ü 前景：ü 主要障礙來自消費者心理ü 醫(yī)療衛(wèi)生用品器具的輻照消毒ü 傳統(tǒng)的消毒方法： 加熱消毒法：耗能高，消毒不徹底 一次性使用醫(yī)療用品：塑料，乳膠等熱敏材料

3、，使用環(huán)氧乙烷氣體的化學消毒法ü 輻照消毒： 優(yōu)點：消毒滅菌徹底，操作簡便安全 現(xiàn)狀：國外產(chǎn)值250億美元； 市場占有率30 輻照源與輻照裝置 放射性核素源： 60Co：T1/2：5.27年； E:1.17MeV; 1.33MeV 137Cs: T1/2：30.2年； E: 0.6 MeV; 以CsCl的形式存在，自吸收嚴重 電子加速器：10MeV以下的電子束核技術在農(nóng)業(yè)領域的應用 輻射育種： 利用電離輻射處理作物種子，花粉或植株等材料，誘使遺傳物質(zhì)發(fā)生改變，導致有關形狀的變異，然后通過選擇和培育使有益的變異遺傳下去，達到改良和創(chuàng)新品種的目的。 防止和根除害蟲 化學殺蟲劑的有限性：土

4、壤污染；害蟲耐藥 原理： 輻射不育法導致“以蟲滅蟲”的生物防治核技術在環(huán)境保護領域的應用 煙道氣體除硫凈化： 電子束技術處理煙道脫硫脫氮 煙道廢氣主要成分：SO2和NOX ， 在高能電子束作用下，凈化， 生成硫酸銨和硝酸銨（農(nóng)業(yè)化肥） 100MW媒電廠，副產(chǎn)品化肥的產(chǎn)量：2470kg/h放射性核素的示蹤 示蹤劑(TRACER): 一種帶有特殊標記的物質(zhì)，當它加入到被研究對象中后，人們可根據(jù)其運動和變化來洞悉原來不易或不能辨認的被研究對象的運動和變化規(guī)律。 放射性示蹤 定義： 將可探測的放射性核素添入化學、生物或物理系統(tǒng)中，標記研究材料，以便追蹤發(fā)生的過程、運行狀況或研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)等的科學手段。放

5、射性示蹤法的特點 靈敏度高F 可探測<1 nCi, 10-1410-13 gF 化學分析只能達到10-9 g 測量簡便、易分辨F 不受非放雜質(zhì)干擾，活體研究，體外測量 提供原子、分子水平的研究手段F 微觀作用機理、動態(tài)變化過程 合乎生理條件F 不擾亂體內(nèi)生理過程的平衡狀態(tài) 能定量定位：組織器官、細胞、亞細胞水平放射性示蹤劑的特性 化學性質(zhì)完全相同 同位素化學性質(zhì)相同，可正確反映研究對象在物理、化學和生物過程中的性質(zhì)和行為 核素的放射特性不改變物質(zhì)的物理和化學性質(zhì)核分析與核檢測技術 定義： 核分析方法是利用中子，光子和帶電粒子與物質(zhì)的原子或原子核相互作用，采用核物理實驗技術，探測和研究物質(zhì)

6、的成分和結(jié)構(gòu)的方法。 分類： 活化分析(Activation Analysis) 離子束分析(Ion Beam Analysis) 核效應分析(Nuclear Effect Analysis) 核分析技術的優(yōu)點和特點：p 靈敏度高p 準確度好，誤差小，不破壞樣品的宏觀結(jié)構(gòu)p 可多元素同時分析p 易于自動化和原距離控制1 核分析特點 在近代科學的發(fā)展中，人們十分重視材料的研究和發(fā)展。許多材料的重要的物理性能和化學性能與材料中的痕量雜質(zhì)元素、晶體的缺陷和微觀結(jié)構(gòu)有關。人們發(fā)展了許多物理的和化學的分析方法，對元素成分、物質(zhì)結(jié)構(gòu)以及雜質(zhì)濃度體分布和表面層的形貌特征等進行測量和表征。這些分析方法同樣也適

7、用其它領域。 核分析方法是其中的一種，它的出現(xiàn)和廣泛的應用對傳統(tǒng)的化學的、物理的方法是一個挑戰(zhàn)，具有高靈敏、快速和不破壞樣品等特點，有時，“非核莫屬”，是一種不可替代的特殊的分析技術。這是和平利用核科學和核技術的重要方面。2 什麼是核分析 核分析：利用核輻射粒子與物質(zhì)的原子或原子核相互作用，采用核物理實驗技術獲得可觀測信息，分析研究物質(zhì)材料成分和結(jié)構(gòu)的方法。 核粒子： 中子、g 射線、 a粒子、b粒子、正電子、質(zhì)子、以及加速器出射的其它粒子。 相互作用：主要是電磁作用 ，以及核力作用。 核分析方法大量出現(xiàn)、發(fā)展和廣泛應用起始于上世紀60年代。加速器和反應堆等大型儀器設備從核物理實驗專用設備“解

8、放”出來，有條件用于應用方面的研究。3 核分析分類1） 離子束分析 盧瑟福背散射分析 溝道技術分析 核反應分析 質(zhì)子x熒光分析2） 活化分析 中子活化分析 帶電粒子活化分析3） 核效應分析 穆斯堡爾效應分析 正電子湮沒技術 擾動角關聯(lián) 核磁共振4） 超靈敏質(zhì)譜分析 現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的尖兵 核分析與核檢測1 何謂核檢測？ 利用放射性與核測量儀器，傳感過程參量信息，達到對過程的了解和控制。2 核檢測特點 高度準確可靠 能在惡劣環(huán)境工作 不可替代3 應用 工業(yè)生產(chǎn)自動化：監(jiān)測煉鋼質(zhì)量 橡膠 鋁箔 紙張厚度 工業(yè)及國防無損探傷：檢查噴氣發(fā)動機 煉鋼爐 檢查道路表面和里面的密度 管道焊接的強度 煙霧報警器 等 料位測量：利用射線輻射強度的變化，可測量密封式的罐裝生 產(chǎn)過程的料位指示，如油罐、化學溶劑、制酪、釀酒、罐頭、食糖以及礦石、水泥、石灰、煤炭的裝載和運輸厚度測量：利用射線的吸收法及反射法測量板式材料和不易移動的裝置，如鋼鐵、金屬、橡膠、造紙等生產(chǎn)過程的厚度和均勻度測量密度測量：用于工業(yè)、造船、飛