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 業(yè)： 班 級(jí)： 課程名稱： 開課院系： 課程論文成績： 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、開發(fā)、應(yīng)用的一 門現(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 利用的幾乎全部內(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，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、和射線的發(fā)現(xiàn)以來，人類對(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)射線探傷。1.1工

3、業(yè)輻照又稱輻射加工，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）。我們常用輻照裝置進(jìn)行物質(zhì)的消毒，例如說醫(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）和一個(gè)輻射探測(cè)器組成。射線未穿過物質(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，例如說過程控制和產(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，用射線源。1.3工業(yè)射線探傷工業(yè)射線探傷是對(duì)一個(gè)部件或產(chǎn)品

5、進(jìn)行非破壞性檢驗(yàn)過程。例如CT技術(shù)、康普頓散射成像技術(shù)、數(shù)字射線照相技術(shù)、輻射數(shù)字成像技術(shù)。我們常用的工業(yè)探傷輻射源主要來自X射線機(jī)、密封放射源和粒子加速器。當(dāng)窄束單能射線穿過物質(zhì)時(shí)，通過的射線按指數(shù)規(guī)律減弱。而射線的減弱能力與透射方向上的尺寸、其線減弱系數(shù)與物料的線減弱的差別、散射線的控制情況有關(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射線多用于被檢查的部件輕薄，可以隨時(shí)隨地的開展工作，保管方便，射線強(qiáng)度調(diào)整快捷，無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、射線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蟲害防治利用一定劑量的電離輻射照射某一蟲態(tài)，破壞它們生殖細(xì)胞的遺

7、傳物質(zhì)，使受輻照害蟲與正常害蟲交配后形成的合子致死，這就是輻射不育防治害蟲技術(shù)。X射線、射線、射線、射線、電子源和快中子都能使昆蟲不育，但使用最普遍、最方便的是射線，射線源主要是鈷60和銫137。昆蟲輻射不育技術(shù)防治害蟲，是當(dāng)今生物防治法中的唯一有可能在大面積內(nèi)消滅害蟲的防治手段。長期使用化學(xué)殺蟲劑，害蟲會(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家對(duì)200多種害蟲進(jìn)行了輻射不育研究，其中30多種害蟲已經(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)合國糧農(nóng)組織估計(jì)，世界生產(chǎn)的糧食由于質(zhì)變及蟲害，每年損失20%30%，因而食品的儲(chǔ)藏和

8、保鮮歷來就為人們所重視。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，印制農(nóng)產(chǎn)品的代謝過程，減少食品敗壞變質(zhì)的各種因素，達(dá)到延長儲(chǔ)藏時(shí)間和保鮮的效果。輻照儲(chǔ)藏食品有許多有點(diǎn)，尤其是殺蟲徹底、干凈衛(wèi)生及操作方便。1980年，聯(lián)合國糧農(nóng)組織、國際原子能機(jī)構(gòu)和世界衛(wèi)生組織根據(jù)長期的毒理學(xué)、營養(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10kGy時(shí)，沒有毒理學(xué)危害，不再要求做毒理學(xué)試驗(yàn)，同時(shí)在營養(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用射線輻照處理固體廢物利用射線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、美國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，通過記錄下來的射線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)在大都采用射線或者高能電子，但用這些射線源均不可避免使周圍健康組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