核能應(yīng)用與發(fā)展

1、歡迎共閱1.序言1.1經(jīng)典物理學(xué)和量子力學(xué)在這本書中介紹的原子和量子物理學(xué)，基本上是本世紀(jì)前第三的產(chǎn)物。經(jīng)典物理學(xué)的分支如力學(xué)、聲學(xué)、熱力學(xué)和光學(xué)必須擴(kuò)大時(shí)，作為物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)知識(shí)增加的結(jié)果，原子和量子成為了物理學(xué)研究的對(duì)象。因此，在第二十世紀(jì)，經(jīng)典物理學(xué)已經(jīng)由原子物理和光或能量量子物理進(jìn)行了補(bǔ)充。 原子物理學(xué)的目標(biāo)是對(duì)原子結(jié)構(gòu)及其相互作用的理解以及對(duì)電場(chǎng)與 磁場(chǎng)的相互作用的理解。 原子是由帶正電荷的原子核和帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成的。這些粒子相互作用的電磁力在經(jīng)典物理學(xué)中是眾所周知的。單獨(dú)在這些相互作用力基礎(chǔ)下原子核的物理現(xiàn)象是不能夠解釋的。一個(gè)新的作用力一一核強(qiáng)相互作用力一一決定了核的結(jié)構(gòu)，并且

2、典型的結(jié)合能是大于那些原子中的電子的數(shù)量級(jí)的。因此原子核的研究，基本粒子的研究以及整個(gè)高能物理形成了它們自己的物理學(xué)分支。 本書不會(huì)探討這些內(nèi)容。1.2簡(jiǎn)史X . i.i I | ' ; /單詞原子出自于希臘語并且譯為“不可分割的物質(zhì)”，是物質(zhì)的最小組分，不可能再進(jìn)一步分割。這個(gè)概念是在公元前 5世紀(jì)和前4世紀(jì)中期被希臘自然哲學(xué)家引入的。最早的物.I質(zhì)結(jié)構(gòu)原子理論是由德謨克利特（公元前460370年），柏拉圖（公元前 429348年）和亞里士多德（公元前384322年）提出的。它經(jīng)歷了兩千多年才使這種推理的原子論演變成 為現(xiàn)代意義上的精確的原子物理學(xué)。原子這個(gè)詞的含義如果翻譯成拉丁語的

3、話就會(huì)產(chǎn)生更少的誤解：不可分割的物質(zhì)是大型集合中的最小的單元，它擁有這個(gè)集合中所有的本質(zhì)特征。從這個(gè)意義上說，原子實(shí)際上就是不可分割的。誠然，有一種是可以的，把一個(gè)氫原子分離成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，但是氫在分離的過程中就已經(jīng)被破壞了。例如沒有一個(gè)人能在氫原子光譜上觀察它的光譜線特征。原子論按照現(xiàn)代科學(xué)的理解首先被發(fā)現(xiàn)于物質(zhì)之中，然后是電子，最后是能量。物質(zhì)的原子論，有一個(gè)公認(rèn)的事實(shí)那就是所有的化學(xué)成分室友原子組成的，這是根據(jù)化學(xué)研究推斷的。恒量定律和倍比定律分別是由J.L普魯斯特和道爾頓約在 1799年和1803年提出，這些定律可以很簡(jiǎn)單地解釋原子假說。反應(yīng)方程式14g N + 16g O =3

4、0g NO14g N + 32g O =46g NC2意思就是氮和氧原子的重量是相關(guān)的14:16只有整個(gè)原子相互作用，第一個(gè)原子模型（W.普羅特1815）是假設(shè)除了氫原子之外的所有元素的原子是組成整體的。作為一個(gè)啟發(fā)性原理， 這個(gè)假設(shè)最終基于化學(xué)性質(zhì)形成了有序元素的體系，L.邁耶和D.I.門捷列夫化學(xué)周期系。更多關(guān)于這個(gè)學(xué)科的內(nèi)容會(huì)在化學(xué)入門 教材講到。幾乎在同一時(shí)間（1808年），蓋-呂薩克發(fā)現(xiàn)不僅是質(zhì)量而且氣態(tài)反應(yīng)物的量都是以整 數(shù)的定量發(fā)生的。在上面的例子1體積N +1體積0產(chǎn)生2體積NO1體積N +2體積O產(chǎn)生2體積N02相似的觀察形成了阿伏伽德羅假設(shè)：同等體積的氣體在相似的狀態(tài)下（壓

5、強(qiáng)，溫度）包含同等數(shù)量的分子。在19世紀(jì)間對(duì)氣體的繼續(xù)研究調(diào)查引出了熱原子論，它對(duì)熱量在通常的情況下進(jìn)行了解 釋，尤其是在一系列的原子運(yùn)動(dòng)和原子間碰撞的熱力學(xué)定律。大約在1870年，這一首個(gè)理論包含了整個(gè)物理學(xué)分支，氣體分子運(yùn)動(dòng)論由物理學(xué)家克勞修斯和玻爾茲曼完成。電磁感應(yīng)是在1833年被英國(guó)科學(xué)家邁克爾法拉第發(fā)現(xiàn)的，基于對(duì)電解液體非常仔細(xì)測(cè)量 的定量計(jì)算，他用公式表達(dá)了他著名的定律：分解的元素的電量與電荷傳輸過程的電量成正比，不同的元素被相同電量的電荷分離成等效權(quán)重。由此法拉第總結(jié)出：原子的帶電成分是在它的質(zhì)量與電荷定義后70年，這個(gè)帶電物質(zhì)就是電子與物質(zhì)的原子相關(guān)。原子能的發(fā)現(xiàn)可以追溯到底：

6、1900年十二月14號(hào)，在那次柏林物理學(xué)會(huì)的演 講中普朗克給出了黑體輻射規(guī)律的推導(dǎo)。 為了推導(dǎo)出這些定律，他假定諧波振蕩 器的能量只能采取離散的值一一對(duì)于在經(jīng)典理論中能量值是連續(xù)的， 這是相當(dāng)矛 盾的。這一天可以稱為量子理論的誕生日。原子與量子物理學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展是這本書 的主題。我們對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)受到了光學(xué)譜研究的強(qiáng)烈影響。在1860年基爾霍夫和本生發(fā)現(xiàn)光學(xué)光譜所發(fā)射或吸收的光的元素的特征后，巴爾默在原子光譜中成功 地找到一個(gè)有序原理，用公式8.1表示，這個(gè)公式是以他的名字命名并描述了氫 原子的發(fā)射譜線?；诒R瑟福提出的原子模型，玻爾才能夠在1913年用公式表示原子中電子軌道的量子化的基本原

7、則。 這些量化的規(guī)則是由索末菲大大推廣的。 通過玻恩，海森伯，薛定諤，泡利，狄拉克和其他研究人員在1920年到1930年的十年之中取得了實(shí)際突破。當(dāng)前研究關(guān)心的原子物理問題：關(guān)于原子的電子殼層結(jié)構(gòu)及其激發(fā)的越來越詳細(xì)的描述原子與輻射場(chǎng)的相互作用，以其在光泵浦（第二 章）和激光物理（第二 十二章）中的應(yīng)用為例原子物理基礎(chǔ)研究原子數(shù)據(jù)的計(jì)算物理學(xué)科技應(yīng)用固體物理學(xué) 量子電子學(xué) 測(cè)定單位 理想與缺陷結(jié)構(gòu)激光器，頻率標(biāo)準(zhǔn)，航行，大地測(cè)量學(xué)基本常數(shù)化學(xué)物理學(xué)醫(yī)療技術(shù)空間研究分子形成輻射效應(yīng)地球和行星大氣，氣象天體物理學(xué)通信技術(shù)環(huán)境原子光譜激光技術(shù)，電離層污染物檢測(cè)等離子體物理能源冋題激發(fā)機(jī)制能源生產(chǎn)新方

8、法生物物理學(xué)復(fù)雜分子結(jié)構(gòu) 地球物理學(xué)地球磁場(chǎng)領(lǐng)域圖1.1原子物理學(xué)與其他科學(xué)、科技學(xué)科的關(guān)聯(lián)原子在氣相碰撞過程中和分子形成過程中的相互作用單個(gè)原子凝聚相形成原理，和它們的性質(zhì)因此，在原子物理和化學(xué)的基礎(chǔ)上，分子和固體物理也不斷使用它的規(guī)律和原則。與此同時(shí)，對(duì)于許多其他研究，科技以及應(yīng)用學(xué)科而言，原子物理學(xué)是一門基礎(chǔ)科學(xué)。舉 例如圖1.1所示。下面的章節(jié)不會(huì)給出一個(gè)歷史或時(shí)間順序介紹。然而，這些章節(jié)展現(xiàn)了發(fā)展和探索的總路線。在滿足獲取物理知識(shí)方面，它是很少用的。物理學(xué)家必須學(xué)會(huì)分析，解釋，并從實(shí)驗(yàn)結(jié) 果中提取出要點(diǎn)。在這個(gè)過程中，重要的是要認(rèn)識(shí)到與其他實(shí)驗(yàn)結(jié)果的關(guān)系，并能夠預(yù)測(cè)新實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。然后

9、預(yù)測(cè)必須得到實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。因?yàn)檫@個(gè)過程，物理不是一成不變的，最終確定的科學(xué)，而是處于一個(gè)不斷發(fā)展的狀態(tài)。由于新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)開辟了新的研究領(lǐng)域，而另一方面，發(fā)展物理概念的過程中帶來了有史以來最新的實(shí)驗(yàn)的理念。核能的應(yīng)用.,引言人類的一切活動(dòng)都離不開能源，能源是發(fā)展工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、科學(xué)技術(shù)和 提高人民生活水平的重要基礎(chǔ)。1939?年原子核裂變的發(fā)現(xiàn)，開辟了核能利用的 新時(shí)代.。特別是在能源結(jié)構(gòu)從石油轉(zhuǎn)入非油能源的新時(shí)期里，核能被認(rèn)為是解 決世界能源短缺的一種重要途徑，可開發(fā)的核燃料資源所提供的裂變能、聚變能， 可供人類大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)期的利用。核能具有獨(dú)特的優(yōu)越性開發(fā)和利用新型的核能源 是人類社會(huì)生存發(fā)展的

10、必然趨勢(shì)。 近年來，大力發(fā)展核電是許多國(guó)家在研究本國(guó) 能源現(xiàn)狀和前景之后，所采取的一種比較普遍的基本政策。核能發(fā)現(xiàn)？核能的發(fā)現(xiàn)凝聚了眾多科學(xué)家的智慧和汗水。1932年，英國(guó)物理學(xué)家查德威克發(fā)現(xiàn)了中子，為人類提供了打開核能利用大門的一把鑰匙，1939?年，費(fèi)米利用中子轟擊鈾發(fā)現(xiàn)反應(yīng)能產(chǎn)生中等重量的元素，居里夫人的女兒伊倫居里進(jìn)行了類似的研究，但得到了不同的反應(yīng)產(chǎn)物。德國(guó)科學(xué)家哈恩重復(fù)他們的實(shí)驗(yàn)證 實(shí)中子轟擊鈾能產(chǎn)生重量為鈾一半的元素，并確定它是鋇，他的進(jìn)一步工作證實(shí)了伊倫居里實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物是鑭。接著，流亡瑞典的奧地利女科學(xué)家邁特納提出了 鈾核裂變的概念，并指出裂變能放出能量。為了能持續(xù)地放出核能，匈

11、牙利物理學(xué)家西拉德最先考慮了鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生的可能性。1939?年約里奧居里夫婦等人，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)一個(gè)鈾核（U?-?235裂變會(huì)釋放出2 3個(gè)中子，用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了鏈?zhǔn)椒?應(yīng)的可能性。1941年12月到1942年12月,費(fèi)米領(lǐng)導(dǎo)一批物理學(xué)家在芝加哥大學(xué) 斯塔克運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的西看臺(tái)下成功地建造了世界上第一座原子核反應(yīng)堆發(fā)出了200W的電，解決了受控自持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的眾多技術(shù)問題，這標(biāo)志著核能和平利用時(shí)代的到來。核能的發(fā)展？第一代核電站。核電站的開發(fā)與建設(shè)開始于20世紀(jì)50年代。1954年前蘇聯(lián)建成發(fā)電功率為5兆瓦的實(shí)驗(yàn)性核電站；1957年，美國(guó)建成發(fā)電功率為9萬 千瓦的Ship?Ping?Port原型核電站。這些

12、成就證明了利用核能發(fā)電的技術(shù)可行性。 國(guó)際上把上述實(shí)驗(yàn)性的原型核電機(jī)組成為第一代核電機(jī)組。？第二代核電站。20世紀(jì)60年代后期，在實(shí)驗(yàn)性和原型核電機(jī)組基礎(chǔ)上，陸 續(xù)建成發(fā)電功率30萬千瓦的壓水堆、沸水堆、重水堆、石墨水冷堆等核電機(jī)組， 他們?cè)谶M(jìn)一步證明核能發(fā)電技術(shù)可行性的同時(shí)， 使核電的經(jīng)濟(jì)性也得以證明。目 前，世界上商業(yè)運(yùn)行的400多座核電機(jī)組絕大部分是在這一時(shí)期建成的，習(xí)慣上 稱為第二代核電機(jī)組。？第三代核電站。20世紀(jì)90年代，為了消除三里島和切爾諾貝利核電站事故 的負(fù)面影響，世紀(jì)核電業(yè)界集中力量對(duì)嚴(yán)重事故的預(yù)防和緩解進(jìn)行了研究和攻關(guān)， 美國(guó)和歐洲先后出臺(tái)了先進(jìn)輕水堆用戶要求文件，即 U

13、RD文件和歐洲用 戶對(duì)輕水堆核電站的要求，即EUR文件，進(jìn)一步明確了預(yù)防與緩解嚴(yán)重事故， 提高安全可靠性等方面的要求。國(guó)際上通常把滿足URD文件或EUR文件的核電機(jī)組稱為第三代核電機(jī)組。對(duì)第三代核電機(jī)組要求是能在2010年前進(jìn)行商用建造。？第四代核電站。2000年1月，在美國(guó)能源部的倡議下，美國(guó)、英國(guó)、瑞士、 南非、日本、法國(guó)、加拿大、巴西、韓國(guó)和阿根廷共10個(gè)有意發(fā)展核能的國(guó)家， 聯(lián)合組成了“第四代國(guó)際核能論壇”，與 2001年7月簽署了合約，約定共同合 作研究開發(fā)第四代核能技術(shù)。,I I核能原理？核能（或稱原子能）是通過轉(zhuǎn)化其質(zhì)量從原子核釋放的能量，符合阿爾伯 特愛因斯坦的方程E=mc2?

14、其中E=能量，m=質(zhì)量，。=光速常量。核能通過三 種核反應(yīng)之一釋放：1、核裂變，打開原子核的結(jié)合力。2、核聚變，原子的粒子 熔合在一起。3、核衰變，自然的慢得多的裂變形式。核能發(fā)電的能量來自核反 應(yīng)堆中可裂變材料（核燃料）進(jìn)行裂變反應(yīng)所釋放的裂變能。裂變反應(yīng)指鈾 -235、 钚-239、鈾-233等重元素在中子作用下分裂為兩個(gè)碎片，同時(shí)放出中子和大量能量的過程。反應(yīng)中，可裂變物的原子核吸收一個(gè)中子后發(fā)生裂變并放出兩三個(gè)中 子。若這些中子除去消耗，至少有一個(gè)中子能引起另一個(gè)原子核裂變， 使裂變自 持地進(jìn)行，則這種反應(yīng)稱為鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)。實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是核能發(fā)電的前提。核能的應(yīng)用？一、核能在農(nóng)業(yè)方面的

15、應(yīng)用？將農(nóng)學(xué)與核科學(xué)結(jié)合起來的新興學(xué)科稱核農(nóng)學(xué)， 其目的在于為農(nóng)業(yè)科學(xué)研究和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供新的手段，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化。核技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用是1955年第一屆國(guó)際原子能和平利用會(huì)議以后，逐漸在各個(gè)國(guó)家發(fā)展起來的。中國(guó)于 1956年開始制訂這門學(xué)科的發(fā)展規(guī)劃。1957年在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院建立了第一個(gè) 原子能農(nóng)業(yè)利用研究室，后發(fā)展為研究所。至今全國(guó)各省、市、自治區(qū)和少數(shù)地 區(qū)的農(nóng)業(yè)科研單位已廣泛開展這方面的研究， 并取得了顯著成績(jī)。主要包括下列 內(nèi)容：？輻射育種即利用y、x、B射線或中子流等高能量的電離輻射處理植物的 器官，使細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生不同類型的電離作用，進(jìn)而誘發(fā)產(chǎn)生可遺傳的突變，從中選擇 和培育符合生

16、產(chǎn)需要的新品種。輻射育種與常規(guī)育種比較，其主要特點(diǎn)為：變異率高。一般可達(dá)1/30，比自然突變高100倍以上，甚至可達(dá)1000倍。變異范圍廣。誘變產(chǎn)生的變異類 型常超出一般，甚至?xí)a(chǎn)生自然界中未曾出現(xiàn)的或罕見的新類型。其中有的具有利用價(jià)值，已為作物提早成熟、植株矮化、增強(qiáng)抗病性、提高蛋白質(zhì)、糖分、淀 粉的含量等創(chuàng)造了豐富的育種原始材料和基因資源。變異穩(wěn)定快。由輻射處理 產(chǎn)生的變異，一般經(jīng)3代即可基本穩(wěn)定，而有性雜交大多要經(jīng)46代才能穩(wěn)定。輻射處理的方法分外照射和內(nèi)照射兩種。外照射是指被照射的種子或植株所 受的輻射來自外部某一輻射源；方法簡(jiǎn)便、安全，可以大量處理。內(nèi)照射是將輻 射源引入被照射種子或

17、植物某器官內(nèi)部，常見的有放射性同位素浸種、放射性同位素注射（在莖、枝條、芽或子房部位施用放射性同位素肥料供植物吸收）以及 向植物供給14CO2、使之通過光合作用同化到代謝產(chǎn)物中去誘發(fā)突變等。輻射處理的材料包括種子、花粉、子房、營(yíng)養(yǎng)器官和整體植株。此外，還可照射愈傷組 織，用于輻射誘變與組織培養(yǎng)相結(jié)合的研究領(lǐng)域（見誘變育種）。輻射不育治蟲原理是通過對(duì)防治對(duì)象（雄蟲）某個(gè)蟲態(tài)的輻照處理，使其生殖 細(xì)胞的染色體發(fā)生斷裂、易位，造成不對(duì)稱組合，導(dǎo)致顯性致死；而受照射的體 細(xì)胞基本上不受損傷。由于輻照后的昆蟲仍能保持正常的生命活動(dòng)和尋找配偶， 將經(jīng)過輻照處理的不育昆蟲在蟲害地區(qū)連續(xù)大量釋放，就可使其同正

18、常昆蟲進(jìn)行 交配而不產(chǎn)生后代。經(jīng)過幾代之后，自然種群因不育而數(shù)量減少，以致有可能完 全消滅這一地區(qū)的蟲種。此法不會(huì)造成環(huán)境污染，對(duì)人、畜和天敵無害，防效持 久，專一性強(qiáng)，對(duì)消滅螟蟲、棉鈴蟲等鉆進(jìn)植物體內(nèi)隱蔽、藥劑和天敵很難觸及 的害蟲效果尤佳。丫射線、X射線、B射線及中子束都可用于照射，而以 60Co 放射源的丫射線最簡(jiǎn)便有效。但用高劑量輻照造成的不育昆蟲因無法和自然種群 爭(zhēng)奪配偶，因而影響滅蟲效果。近年來，改用亞不育或半不育劑量處理的害蟲， 可提高受照射昆蟲競(jìng)爭(zhēng)配偶 的能力，通過遺傳將輻射導(dǎo)致的細(xì)胞染色體易位變化傳遞給下一代，使95%以上的下一代害蟲喪失生育力。如玉米螟雄蟲經(jīng)過這樣的處理后，

19、其子代可比親代 更為不育。此法雖不能在當(dāng)代根除害蟲，但可減少不育蟲的釋放量，使防治成本 降低。因而在成蟲期不危害作物的條件下釋放半不育（其子代完全不育）雄蟲， 一般可比釋放完全不育的雄蟲取得更好的效果。世界上約有？1/3的國(guó)家對(duì)上百種昆蟲從事輻射不育的研究，已知有 30多 種害蟲進(jìn)入了中間試驗(yàn)或應(yīng)用階段。 螺旋蠅、地中海果蠅、紅鈴蟲等一些重要害 蟲用不育方法防治，都取得了重大成果。？輻射食品保藏即通過輻照抑制食用產(chǎn)品器官的新陳代謝和生長(zhǎng)發(fā)育，同時(shí) 殺滅害蟲和致病微生物，以改進(jìn)食品品質(zhì)，減少貯運(yùn)損失，延長(zhǎng)貯存期和貨架陳 放期。用于這一目的的輻照源一般包括？60Co 137CS的丫射線源、X光機(jī)發(fā)

20、出的 X射線、電子加速器發(fā)出的小于或等于 10MEV的電子射線等。輻照前處理是輻 照食品的重要環(huán)節(jié)，經(jīng)常采用的手段包括：嚴(yán)格控制食品收獲、加工的條件，以降 低害蟲和微生物對(duì)食品的污染基數(shù)；通過適當(dāng)加熱，以鈍化生物酶的活性；通過低 溫暫存和絕氧控制食品代謝的速度，以防止氧化；以及添加抗氧劑、保水劑、輻 射增效劑等。？輻照劑量按輻照的不同目的可分為3類:低劑量用于抑制產(chǎn)品器官的代謝和 殺蟲，劑量范圍在0.1兆拉德以內(nèi)；中劑量用于針對(duì)性、選擇性的殺蟲、滅菌和 改進(jìn)品質(zhì)，劑量范圍在0.11兆拉德；高劑量用于徹底殺蟲、滅菌和長(zhǎng)期保存食品， 劑量范圍在16兆拉德。多數(shù)情況下，劑量率在 1010000千拉德

21、/小時(shí)范圍 以內(nèi)時(shí),輻照劑量率變化對(duì)食品輻照效果的影響不顯著。長(zhǎng)期的生物試驗(yàn)結(jié)果證 明，輻照食品是衛(wèi)生和安全的，不會(huì)使食品產(chǎn)生感生放射性；射線殺蟲、滅菌還 能減輕甚至消除病原體及其產(chǎn)生的毒素， 而不會(huì)產(chǎn)生病原體及其毒素。人食用輻 射食品后無不良反應(yīng)。？放射免疫分析是一項(xiàng)微量分析技術(shù)。1959年由美國(guó)科學(xué)家耶洛與貝松提出。 在畜牧、獸醫(yī)上現(xiàn)已成為家畜生理和獸醫(yī)臨床研究的重要手段，常用以進(jìn)行激素檢測(cè)和細(xì)菌、病毒、抗體、維生素、藥物、酶等微量物質(zhì)的定量測(cè)定；在植物病 理研究等方面也有應(yīng)用。其基本原理是用放射性同位素標(biāo)記的抗原與限量特異抗 體發(fā)生反應(yīng)，形成標(biāo)記抗原-抗體復(fù)合物。這是一種可逆反應(yīng)。在抗體

22、濃度較低 時(shí)，此復(fù)合物是可溶的。如向此反應(yīng)系統(tǒng)中加入性質(zhì)相同的非標(biāo)記抗原，則將以同樣方式與抗體發(fā)生反應(yīng)，即在數(shù)量上與標(biāo)記抗原發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)。反應(yīng)系統(tǒng)中非標(biāo)記 抗原的量愈多，同標(biāo)記抗原相結(jié)合的抗體就愈少。 放射免疫分析就是利用這種競(jìng) 爭(zhēng)性反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中將一系列不同濃度的非標(biāo)記抗原加至含有一定量特異抗體和標(biāo) 記抗原的混合液中，反應(yīng)后，用快速分離技術(shù)使結(jié)合的標(biāo)記抗原和未結(jié)合的標(biāo)記 抗原分離，進(jìn)行放射性測(cè)定，即可繪制出劑量 ？-反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線。按同樣程序?qū)Υ?測(cè)樣本進(jìn)行測(cè)量，將所得結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)照，便可求得樣本中抗原的含量。此 法的優(yōu)點(diǎn)是特異性強(qiáng)，靈敏度、準(zhǔn)確度和精確度高，樣本用量少，操作程序便于 標(biāo)準(zhǔn)化，放

23、射性物質(zhì)不引入體內(nèi)因而比較安全。？同位素示蹤法是利用放射性或穩(wěn)定性同位素標(biāo)記的元素或化合物參加到化 學(xué)或生物研究過程中跟蹤某個(gè)過程的方法。其特點(diǎn)是： 靈敏度高。一般最精確的化學(xué)分析很少能測(cè)到 10-12克，同位素示蹤則可檢 測(cè)出10-1410-18克的微量物質(zhì)，這對(duì)于動(dòng)、植物體內(nèi)痕量元素和激素代謝等 的研究十分重要。 操作手續(xù)簡(jiǎn)便。只測(cè)定試驗(yàn)樣品中的放射性強(qiáng)度，不受其他非放射性元素 的干擾，因而可以減少繁雜的提取、純化、分離等化學(xué)分析的操作程序。 可區(qū)分試驗(yàn)體系中原有的分子和新加入的分子。如用放射性同位素32P示蹤方法研究作物對(duì)磷的吸收，可以區(qū)分出植株中來自土壤和來自肥料的磷。 可以在正常生理

24、條件下進(jìn)行試驗(yàn)。如用常規(guī)方法研究家畜營(yíng)養(yǎng)代謝往往要 引入比正常生理劑量大得多的藥理劑量， 而使用同位素示蹤劑只要微量就可達(dá)到 目的，因而可避免對(duì)正常生理的干擾和破壞。 可以準(zhǔn)確定位。用放射性自顯影術(shù)可以確定放射性示蹤劑在組織或器官中 的位置和分布；而用顯微自顯影或電鏡自顯影，則可進(jìn)行細(xì)胞甚至亞細(xì)胞水平的 定位觀察。？同位素示蹤法在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用可分為下列兩類。？放射性同位素示蹤又分為3種類型： 利用同一元素的同位素化學(xué)性質(zhì)相同的示蹤試驗(yàn)。 這類試驗(yàn)所采用的放射 性示蹤劑和研究對(duì)象二者的化學(xué)性質(zhì)以及試驗(yàn)過程中所經(jīng)歷的化學(xué)和生物學(xué)反 應(yīng)都相同，如用放射性32P標(biāo)記的過磷酸鈣去追蹤作物對(duì)磷肥吸收的研究

25、就屬此 類。 利用放射性示蹤劑和被研究對(duì)象完全物理混合的試驗(yàn)。二者的重量比在整個(gè)試驗(yàn)過程中保持不變。如在農(nóng)藥溶液中加入一定量可溶解于農(nóng)藥的短半衰期的 放射性同位素，可用以測(cè)定飛機(jī)噴灑農(nóng)藥的分布范圍。 利用放射性作標(biāo)記的示蹤試驗(yàn)。這類試驗(yàn)要求示蹤劑在試驗(yàn)過程中牢固地 和被追蹤物結(jié)合在一起。如將放射性 131I或60Co附加（通過喂食、噴灑、沾著 等方法）在昆蟲身上后釋放，再在不同的時(shí)間和地點(diǎn)捕捉昆蟲并檢測(cè)其放射性，便可得知其遷飛的速度和分布范圍。？穩(wěn)定性同位素示蹤穩(wěn)定性同位素是天然存在的不能探測(cè)到放射性的同位素。 用以作為農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的示蹤劑，具有下列優(yōu)點(diǎn)： 沒有放射性，適用于生物有機(jī)體的研究；

26、 標(biāo)記物的合成和處理較簡(jiǎn)單，同位素不會(huì)衰變，實(shí)驗(yàn)不受時(shí)間限制； 農(nóng)業(yè)科學(xué)研究中最常用的穩(wěn)定性同位素如 13C、15N、180等都無毒性，且 是有機(jī)體的組成元素，氮和氧沒有較長(zhǎng)半衰期的放射性同位素，因而15N、180是 農(nóng)學(xué)研究中唯一適用的示蹤元素； 用質(zhì)譜技術(shù)測(cè)定“同位素比值”，要比放射性示蹤測(cè)定方便?；谶@些優(yōu)點(diǎn)，穩(wěn)定性同位素示蹤法已日益成為農(nóng)學(xué)研究不可缺少的手段。如土壤科學(xué)中用以研究氮素轉(zhuǎn)化、肥料氮在土壤中的移動(dòng)和固定、氮的循環(huán)以及氮的利用和損失； 生理研究中用以揭示植物蛋白質(zhì)的形成過程、生物固氮和動(dòng)物的氮代謝；生物工程中通過13C、15N等同位素標(biāo)記核酸、核苷酸或核苷進(jìn)行追蹤，用以揭示DNA 的重組和復(fù)制過程等。此外，還可利用13C、15N標(biāo)記農(nóng)藥，研究其在作物和土壤 中的殘留和降解產(chǎn)物，利用180研究土壤水分以及利用10B研究植物對(duì)微量元 素硼的需要等。？放射自顯影術(shù)是定位地記錄放射性物質(zhì)在動(dòng)、植物體內(nèi)分布的方法。攝取了放射性物質(zhì)的動(dòng)、植物標(biāo)本的表面，在與感光乳膠相接觸后，感受了放射性的乳 膠經(jīng)顯影加工，就能反映放射性在體內(nèi)分布的影象。由于乳膠中的鹵化銀顆粒極 其細(xì)小，且每一顆粒都獨(dú)立地與放射性物質(zhì)相作用，故影象能在細(xì)胞水平上（光學(xué)顯微自顯影）和亞細(xì)胞水平上（電子顯微自顯影）上反映，