核物理與核技術(shù)

1、核物理與核技術(shù) 1、揭開原子核內(nèi)部的奧秘2、核衰變與放射性 3、重核裂變與原子彈4、熱核聚變與氫彈 5、色彩紛呈的核技術(shù)1揭開原子核的奧秘核衰變與放射性 2揭開原子核的內(nèi)部奧秘（一）核物理的發(fā)展（二）原子核的基本性質(zhì)31、質(zhì)子的發(fā)現(xiàn) 1914年，盧瑟福用陰極射線轟擊氫，結(jié)果使氫原子的電子被打掉，變成了帶正電的陽離子，它實際上就是氫的原子核。盧瑟福推測，它就是人們從前所發(fā)現(xiàn)的與陰極射線相對的陽極射線，它的電荷量為一個單位，質(zhì)量也為一個單位，盧瑟福將之命名為質(zhì)子。 1919年，盧瑟福用加速了的高能粒子轟擊氮原子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有質(zhì)子從氮原子核中被打出，而氮原子也變成了氧原子。這可能是人類第一次真正將一種

2、元素變成另一種元素，幾千年來煉金術(shù)士的夢想第一次成為現(xiàn)實。但是，這種元素的嬗變暫時還沒有實用價值，因為幾十萬個粒子中才有一個被高能粒子打中。 1924年，盧瑟福已經(jīng)從許多種輕元素的原子核中打出了質(zhì)子，進一步證實了質(zhì)子的存在。 42、中子的發(fā)現(xiàn) 盧瑟福的另一位學生查德威克（18911974年）就在卡文迪許實驗室里尋找這種電中性粒子，他一直在設(shè)計一種加速辦法使質(zhì)子獲得高能，從而撞擊原子核，以發(fā)現(xiàn)有關(guān)中性粒子的證據(jù)。 1929年，他準備對鈹原子進行轟擊，因為它在粒子的撞擊下不發(fā)射質(zhì)子，有可能分裂成兩個粒子和一個中子。 與此同時，德國物理學家波特及其學生貝克爾已經(jīng)先走一步。 1928年開始，他們就在做

3、對鈹原子核的轟擊實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當用粒子轟擊它時，它能發(fā)射出穿透力極強的射線，而且該射線呈電中性。但他們斷定這是一種特殊的射線。在法國，居里夫人的女婿和女兒約里奧居里夫婦也正在做類似的實驗，波特的結(jié)果一發(fā)表，就被他們進一步證實了，但他們也誤認為新射線是一種射線。 5 1932年，見到德國和法國同行的實驗結(jié)果后，查德威克意識到這種新射線很可能就是多年來苦苦尋找的中子。他立即著手實驗，花了不到一個月的時間，就發(fā)表了“中子可能存在”的論文。他指出，射線沒有質(zhì)量，根本就不可能將質(zhì)子從原子核里撞出來，只有那些與質(zhì)子質(zhì)量大體相當?shù)牧Ｗ硬庞羞@種可能。其次，查德威克用云室方法測量了中子的質(zhì)量，還確證了中子確實

4、是電中性的。中子就這樣被發(fā)現(xiàn)了。約里奧居里后來談到，如果他們?nèi)ヂ犃吮R瑟福于1932年在法國的一次演講，就不會坐失這次重大發(fā)現(xiàn)的良機，因為盧瑟福那次正好講到自己關(guān)于中子存在的猜想。查德威克由于發(fā)現(xiàn)中子而獲1935年度諾貝爾物理獎。 63、原子核的組成 原子核由質(zhì)子和中子組成。 1919年，盧瑟福首先實現(xiàn)了原子核的人工破裂，并發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，記作 p 。 1932年，英國物理學家查德威克在實驗中發(fā)現(xiàn)了中子，記作 n 。 質(zhì)子和中子稱為核子。7原子核的組成中子 質(zhì)子 統(tǒng)稱核子 U He H 1142235 92X AZ（核）電荷數(shù)質(zhì)量數(shù) 原 子 核 的 組 成 1015m 元素符號 8原子核的基本性質(zhì)電

5、荷 質(zhì)量 半徑 結(jié)合能9核子半徑約為 0.810-15 m 。質(zhì)子質(zhì)量中子質(zhì)量u 原子質(zhì)量單位定義碳同位素12C 的質(zhì)量為12u 。一、原子核的電荷和質(zhì)量 原子核帶電量為 +Ze，Z 為核內(nèi)質(zhì)子數(shù)也稱為原子核的電荷數(shù) 。10質(zhì)子質(zhì)量中子質(zhì)量核素 各種原子核的統(tǒng)稱。X ：元素符號。 A：核素的質(zhì)量數(shù)（核子數(shù)）。 Z：核電荷數(shù)（核內(nèi)質(zhì)子數(shù)）。 例如，鋁：A=27 ， Z =13 ：11二、原子核的形狀和大小 當質(zhì)子數(shù)或中子數(shù)為2、8、20、28、50、82及中子數(shù)為126的原子核處于基態(tài)時，其電荷與質(zhì)量的分布是球?qū)ΨQ的。其他原子核具有軸對稱性，呈現(xiàn)接近球形的旋轉(zhuǎn)橢圓形。原子核的平均半徑：fm: 飛

6、米12 原子核既然是由質(zhì)子和中子組成的，它的質(zhì)量就應等于所有質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和： 三.原子核的結(jié)合能 根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能關(guān)系，可得原子核的結(jié)合能：mx=Zmp+(A-Z)mn 但實驗測定的原子質(zhì)量mx總是小于所有核子質(zhì)量之和，這一差值稱為原子核的質(zhì)量虧損：m=Zmp+(A-Z)mn-mX13 質(zhì)子和中子組成核的過程中，有能量E釋放出來。反之，要使原子核再分解為單個的質(zhì)子和中子就必須吸收E的能量。 氘核吸收E能量后分解為質(zhì)子和中子E氘質(zhì)子中子E=(m)c2=Zmp+(A-Z)mn-mXc2愛因斯坦14 放射性放射性就是不穩(wěn)定原子核自發(fā)地發(fā)射出一些射線而本身變?yōu)樾碌脑雍说默F(xiàn)象。151896年，法

7、國物理學家貝克勒爾首先觀察到鈾鹽的熒光現(xiàn)象。1898年，法國物理學家皮埃爾居里夫婦發(fā)現(xiàn)了兩種放射性更強的元素。不久，盧瑟福把已發(fā)現(xiàn)的射線分成三種： 16放射性衰變定律N(t) t時刻尚未發(fā)生衰變的核素的數(shù)目 t=0時刻的核素數(shù)目 表征衰變快慢的常量，稱為衰變常量注意：放射性衰變規(guī)律是一個統(tǒng)計規(guī)律，只有當放射性核素的數(shù)目很大時才是適用的，而且必然伴隨著衰變數(shù)目的漲落。17 三種衰變方式1.衰變衰變過程為衰變能分配給子核與粒子的動能又動量守恒要求故通常重元素發(fā)生衰變，有 A4 ，所以182.衰變?nèi)N衰變反應式： 對應三種變換：193.衰變和內(nèi)轉(zhuǎn)換 以輻射的形式發(fā)出光子（即射線） 衰變 或躍遷以能量

8、直接轉(zhuǎn)移給核外的軌道電子并使其電離 內(nèi)轉(zhuǎn)換無論是 衰變還是內(nèi)轉(zhuǎn)換，原子核的組成都不改變，只是所處的狀態(tài)發(fā)生改變20原子核的人工轉(zhuǎn)變：用粒子（或或）轟擊原子核使之發(fā)生變化的過程，叫做原子核的人工轉(zhuǎn)變。（或說：用人工方法使原子核發(fā)生變化的過程，叫做原子核的人工轉(zhuǎn)變）（原子核的人工轉(zhuǎn)變是核反應中的一種。）21重核裂變與原子彈22一、核能 原子核的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時放出的能量，叫做核能。23二、裂變 什么叫重核裂變？重核在什么情況下才能發(fā)生裂變呢？1938年12月德國科學家用中子轟擊重核鈾時，發(fā)現(xiàn)鈾核的裂變現(xiàn)象。之后，核能利用問題才逐漸被了解清楚，從而使控制和利用原子能成為可能。 重核受到其他粒子（如中子

9、）轟擊時分裂成兩塊或兩塊以上中等質(zhì)量的核的過程稱為裂變。裂變過程中放出中子并釋放大量能量。24三、鏈式反應1、鏈式反應重核裂變時放出的中子引起其他重核的裂變，可以使裂變不斷進行下去，這就是鏈式反應。25反應的特點： 利用一個中子轟擊一個軸核，使軸核發(fā)生裂變，在反應中還放出2個中子，中子對未反應的軸核再進行轟擊，從而使核反應出現(xiàn)連鎖反應，使在短時間內(nèi)出現(xiàn)積累效應。26核裂變 核裂變(nuclear fission)是大核分裂為小核的過程. 普通的核武器和核電站都依賴于裂變過程產(chǎn)生的能量。 鈾-235的裂變與核武器 35種元素的200多種位素同發(fā)生鏈反應爆炸 2 3272、臨界體積 能夠發(fā)生鏈式反

10、應的鈾塊的最小體積叫做它的臨界體積。28 足以維持鏈反應正常進行的裂變材料質(zhì)量叫臨界質(zhì)量(critical mass)。 鈾-235 的臨界質(zhì)量約為 1 kg，質(zhì)量超過1 kg 則發(fā)生爆炸。 任何有核反應堆的國家都不難得到爆炸級的裂變材料，原子彈的基本設(shè)計又如此簡單，從而為防止核武器擴散帶來了困難。291945年爆炸的第一顆原子彈年月日，第二次世界大戰(zhàn)的罪魁禍首德國法西斯宣布無條件投降。月日，美國、英國和中國三國發(fā)表“波茨坦宣言”，敦促日本迅速無條件投降，但日本政府置之不理。為迫使日本迅速投降，年月日時分，美軍一架轟炸機飛臨日本廣島市區(qū)上空，投下一顆代號為“小男孩”的原子彈?！靶∧泻ⅰ笔且活w鈾

11、彈，長米，直徑.米，內(nèi)裝公斤高濃鈾，重約噸，梯恩梯當量為.萬噸。炸彈在距地面米的空中爆炸，在巨大沖擊波的作用下，廣島市的建筑全部倒塌，全市萬人口中有萬人當日死亡，死傷總?cè)藬?shù)達余萬，城市化為一片廢墟。這是人類歷史上首次將核武器用于實戰(zhàn)，廣島成為第一座遭受原子彈轟炸的城市。30 世界上第一顆原子彈由洛斯.阿拉莫斯實驗室設(shè)計，與1945年7月在美國新墨西哥沙漠中引爆。 第一顆用于戰(zhàn)爭的原子彈，是1945年8月8日美國投在廣島的原子彈（代號:Little Boy）。31使原子彈小型化： 1.減少原子彈引爆控制 裝置 2.減少臨界質(zhì)量：提高核燃料的密度可提高中子碰撞原子核的可能性。32鏈式反應的控制核反

12、應堆 核反應堆是一個能維持和控制核裂變鏈式反應，從而實現(xiàn)核能熱能轉(zhuǎn)換的裝置。核反應堆是核電站的心臟，核裂變鏈式反應在其中進行。 1942年美國芝加哥大學建成了世界上第一座自持的鏈式反應裝置，從此開辟了核能利用的新紀元。33按能普分有:熱能中子反應堆快速中子增值堆按冷卻劑分有：輕水堆，即普通水堆（又分為壓水堆和沸水堆）重水堆氣冷堆鈉冷堆按用途分有：（1）研究試驗堆：是用來研究中子特性，利用中子對物理學、 生物學、 輻照防護學以及材料學等方面進行研究；（2）生產(chǎn)堆，主要是生產(chǎn)新的易裂變的材料鈾-233、钚-239；（3）動力堆，利用核裂變所產(chǎn)生的熱能廣泛用于艦船的推進動力和核能發(fā)電。 34慢中子反

13、應堆（熱中子反應堆）快中子增值堆 熱中子反應堆簡稱“熱堆”，它是依靠速度大為減慢了的，而又處于在熱運動情況下的熱中子轟擊鈾-235原子核，使其發(fā)生鏈式反應的。熱堆又分為輕水堆（普通水）、重水堆、和高溫氣冷堆等。輕水堆又分為壓水堆和沸水堆。 快中子增值堆簡稱“快堆”，是一種正在開發(fā)的第二代新型先進反應堆，與普通反應堆相比，其先進性主要體現(xiàn)在“快”和“增值”。35原子彈 原子彈是利用裂變材料鈾-235的鏈式裂變反應原理制成的核武器，它的基本原理是利用化學炸藥使處于次臨界狀態(tài)的裂變物質(zhì)突然達到超臨界狀態(tài)，致使鏈式反應迅速擴大而產(chǎn)生核爆炸。36“槍法”是把兩塊或多塊裂變物質(zhì)靠炸藥壓攏在一起而達到超臨界

14、的方法?！皟?nèi)爆法”是利用炸藥產(chǎn)生的內(nèi)聚沖擊波去壓縮處于次臨界狀態(tài)的裂變材料，使其密度急劇增高，達到超臨界狀態(tài)37 我國在1964年10月成功試爆的第一顆原子彈采用的也是內(nèi)爆法，它表明我國在但是已建立了完整的核工業(yè)體系，從鈾礦的開采、冶煉到鈾同位素的分離都能獨立自主地進行。38一、貧鈾及其特性 貧鈾是鈾濃縮過程中的作為尾料的副產(chǎn)品。 貧鈾具有放射性，由于貧鈾中U234、U235含量減少，因此貧鈾的輻射能僅是天然鈾的60，雖然弱一些，但并無本質(zhì)減少，貧鈾的輻射能主要是由U238貢獻的。 貧鈾除了具有放射性外，它的金屬性能也是其他金屬不可替代的。它具有高密度、高硬度、高韌性等物理特性，其密度為19.

15、3克厘米3，可以和鎢匹敵，幾乎是鉛的2倍。其化學性質(zhì)很活潑，而且是一種放射性的劇毒物質(zhì)，一旦進入人體內(nèi)，對人體各器官、特別是腎造成損害，最終會導致各種惡性腫瘤、兒童先天性殘疾等發(fā)病率激增，留下巨大的戰(zhàn)爭后遺癥。39 貧鈾作為核燃料的副產(chǎn)品，在過去相當長的時間內(nèi)被作為核廢料，而用于核廢料的管理費用是相當巨大的。因此各生產(chǎn)核燃料的國家都為貧鈾的利用尋找出路。目前已有不少國家將貧鈾用于新彈藥的研制，生產(chǎn)了貧鈾彈。美國在貧鈾的利用方面取得了突破性進展，美國生產(chǎn)的新式M1A1坦克采用了貧軸裝甲，大大提高了坦克防護能力。在海灣戰(zhàn)爭期間，美國使用了貧鈾穿甲彈。二、貧鈾彈40 貧鈾穿甲彈穿甲性能很強。一是由于

16、貧鈾密度大，制成相同體積的彈丸時質(zhì)量大。根據(jù)物理學原理，在同等火藥的情況下，彈丸獲得的動能相同，而一個物體的動量P和動能Ek的關(guān)系為P=2mEk，可見彈丸在動能相同的情況下，其動量和質(zhì)量m的平方根成正比。而根據(jù)物理學中的動量原理，彈丸穿甲時的平均穿透力F、穿甲時間和彈丸動量P有如下關(guān)系：FdtPFP/t=ZmE/t因此彈丸穿透力和彈丸質(zhì)量平方根成正比，這就是貧鈾穿甲彈為什么穿甲性能很強的主要原因。其次貧鈾的高硬度也是重要因素，又由于鈾易氧化，穿甲時發(fā)熱燃燒，形成較大的后破壞作用，殺傷乘員及破壞坦克的內(nèi)部設(shè)備。 41三、貧鈾彈的毒性和對環(huán)境的影響 貧鈾的毒性有放射性毒性和作為重金屬的化學毒性兩個

17、方面。 放射性主要是a射線，a粒子在空氣中射程大約為2。73厘米，在致密物質(zhì)中射程更短，僅能穿透人體皮膚角質(zhì)層，受損傷的僅是無生命的組織，因此基本不存在外照射危害。但貧鈾彈燃燒時，汽溶膠化了的氧化鈾和貧鈾微?？梢赃M入人體內(nèi)部，以很大的概率被人體器官吸收，形成嚴重的內(nèi)照射，使人體器官受到嚴重損傷。關(guān)于化學毒性，鈾進入人體內(nèi)時，在骨、腎臟、肝臟內(nèi)沉積，尤其是腎臟，其抗鈾的毒性最弱。42 貧鈾燃燒時，形成淡黃色煙霧狀氧化鈾塵埃，這些尖埃狀氧化鈾擴散開來，會對周圍的區(qū)域造成放射性污染。它的危害與原子彈爆炸后造成的放射性沾染相比并不遜色，只不過每發(fā)穿甲彈的沾染區(qū)較小而已。43熱核聚變與氫彈44太陽里的熱

18、核受控核熱聚變氫彈和中子彈45光輝燦爛的太陽，永不停歇地向外發(fā)射著巨大的能量。 4647太陽結(jié)構(gòu)和能量核反應區(qū)太陽的中心部分稱為日核（核心），半徑大約為0.25個太陽半徑，雖然不算大，但太陽的大部分質(zhì)量都集中在這里，而且太陽的光和熱也都是從這里產(chǎn)生的，溫度高達1500萬K。 理論研究表明，這些光和熱是在氫原子核聚變?yōu)楹さ倪^程中釋放出來的，因此，日核也叫做“核反應區(qū)”。太陽的主要成分是氫，為氫核聚變反應提供了足夠的燃料。其主要反應方程式為：H+H=D+(e+)+v（v-中微子）D+H=He3+r(r-光子)He3+He3=He4+2H總反應式:4H=He4+2(e+)+2v+24.7MeV (M

19、eV-能量單位,包括了光子的能量). 48能量太陽的光熱主要來自其內(nèi)部的核聚變反應。在高溫高壓下，太陽內(nèi)部的熱核反應每秒鐘里將約6億噸的氫核聚變?yōu)楹ず耍尫帕舜罅磕芰?。太陽已燃燒了?0億年，其每秒鐘損耗的質(zhì)量約400萬噸，據(jù)此速度，太陽在過去的時間里只消耗了百分之零點零三質(zhì)量。據(jù)天文學家測算，太陽的壽命（穩(wěn)定時期）可達100億年，目前正處于穩(wěn)定而旺盛的青年時期。太陽里的氫還可以燃燒100億年。那么，當燃燒完了，太陽是否就熄滅了呢？科學家認為，當太陽里的氫燃燒完了之后，太陽就開始收縮，溫度又重新升高，又會向宇宙空間散發(fā)大量的熱，整個過程估計也有幾十億年。其后便進入老年期的白矮星階段。最后才進到

20、臨終期以至走向消亡。49受（可）控核熱聚變受控核聚變是讓輕原子核主要是氫及其同位素氘和氚聚合所產(chǎn)生的核能以可控的方式釋放出來并有可觀的能量增益的核反應。眾所周知, 氫彈爆炸也是核聚變反應，但它是瞬間的不可控的，自然界中持續(xù)的核聚變反應也有，太陽上的核聚變反應就是其中之一，這樣的反應一旦在實驗室里實現(xiàn)就可以為人類提供資源豐富足夠用上100 億年、潔凈無污染、安全核事故概率幾乎為零且經(jīng)濟消費者可以承受的能源。因此受控核聚變也俗稱人造太陽。因此可以說受控核聚變是與將來的經(jīng)濟發(fā)展社會進步人類文明密切相關(guān)的，有廣闊應用前景的重大研究領(lǐng)域。50受控核聚變研究的一個基本思想是讓氫或其同位素在一定的條件下電離

21、成由電子和原子核混合而成的完全電離氣體-等離子體，然后對等離子體加熱（在等離子體中感應產(chǎn)生電流進行歐姆加熱或從外面注入高能中性原子束或射頻波作非歐姆加熱以及用激光束作壓縮加熱），以提高原子核間的碰撞從而發(fā)生聚變反應的幾率。因為在溫度為一億度左右時氫原子核發(fā)生聚變反應的幾率最大，核聚變研究所需要的等離子體溫度都很高，所以一般又稱為高溫等離子體，與之相應的核聚變通常又稱為熱核聚變高溫。51具體實現(xiàn)方式（1）TOKAMAK 為實現(xiàn)磁力約束，需要一個能產(chǎn)生足夠強的環(huán)形磁場的裝置，這種裝置就被稱作“托克馬克裝置”TOKAMAK，也就是俄語中是由“環(huán)形”、“真空”、“磁”、“線圈”的字頭組成的縮寫。早在1

22、954年，在原蘇聯(lián)庫爾恰托夫原子能研究所就建成了世界上第一個托卡馬克裝置。 52（2）ITER2005年正式確定的國際合作項目ITER，也就是國際熱核實驗反應堆的縮寫，這個項目從1985年開始，由蘇聯(lián)、美國、日本和歐共體提出，目的是建立第一個試驗用的聚變反應堆。（注意：ITER已經(jīng)不是托卡馬克裝置了，而是試驗反應堆，這是一大進步）最初方案是2010年建成一個實驗堆，實現(xiàn)1500兆瓦功率輸出，造價100億美元。沒想到因為各國想法不同，蘇聯(lián)解體，加上技術(shù)手段的限制，一直到了2000年也沒有結(jié)果，其間美國中途退出，ITER出現(xiàn)胎死腹中的危險。直到2003年，能源危機加劇，各國又重視起來，首先是中國宣

23、布加入了ITER計劃，歐洲、日本和俄羅斯自然很高興，隨后美國宣布重返計劃。緊接著，韓國和印度也宣布加入。 2005年ITER正式立項，地點在法國的卡達拉申，基本設(shè)計不變，力爭2015年前全面完成，造價120億美元，歐盟出40%，法、中、日、美各出10%，剩下的想讓別人平攤，韓國印度不干，力爭讓俄國也出10%，自己出5%（最終美、日、俄、中、韓、印各出約9%）。ITER湊巧是拉丁語“道路”，可見大家對這個東西抱有多大的希望。很有可能，她就是人類解決能源問題的“道路”。如果ITER能成功，下一步就是利用ITER的技術(shù)，設(shè)計和建造示范商用堆，到那時，離真正的商業(yè)核聚變發(fā)電就不遠了。 53（3）EAS

24、TEAST位于中國合肥，是目前為止，超托卡馬克反應體部分，唯一能給ITER提供實驗數(shù)據(jù)的裝置，他的結(jié)構(gòu)和應用的技術(shù)與規(guī)劃中的ITER完全一樣，沒有的僅僅是換能部分。EAST解決了幾個重要問題：第一次采用了非圓型垂直截面，目的是在不增加環(huán)形直徑的前提下增加反應體的體積，提高磁場效率。第一次全部采用了液氦無損耗的超導體系。液氦是很貴的，只有在線圈材料上下功夫，盡量少用液氦，同時讓液氦可以循環(huán)使用，盡量減少損耗的系統(tǒng)才可能投入實用。此外，EAST還是世界上第一個具有主動冷卻結(jié)構(gòu)的托卡馬克，它的第一壁是主動冷卻的，目前連接的是一個大型冷卻塔，它的冷卻水可以保證在長時間運行后將反應產(chǎn)生的熱量帶走，維持系

25、統(tǒng)的溫度平衡，一方面是為真正實現(xiàn)穩(wěn)定的受控聚變邁出的重要一步，另一方面也是工程化的重要標志冷卻塔換成汽輪機是可以發(fā)電的。結(jié)合一些相關(guān)資料，目前世界這個領(lǐng)域普遍認為EAST將是第一個能長時間穩(wěn)定運行的，Q值能達到1的托卡馬克裝置，當然這可能還要1-2年的時間。就EAST來說，從某種意義上，它就是ITER主反應體大約1/4的一個原型實驗裝置。 54氫彈和中子彈氫彈：核武器的一種。是利用原子彈爆炸的能量點燃氫的同位素氘等輕原子核的聚變反應瞬時釋放出巨大能量的核武器。又稱聚變彈 、熱核彈、熱核武器。氫彈比原子彈優(yōu)越的地方在于： 1、單位殺傷面積的成本低； 2、自然界中氫和鋰的儲藏量比鈾和釷的儲藏量還大

26、得多； 3、所需的核原料實際上沒有上限值，這就能制造TNT當量相當大的氫彈。 551967年6月17日中國第一顆氫彈爆炸成功56中子彈：一種以高能中子輻射為主要殺傷力的低當量小型氫彈。只殺傷敵方人員，對建筑物和設(shè)施破壞很小，也不會帶來長期放射性污染，盡管從來未曾在實戰(zhàn)中使用過，但軍事家仍將之稱為戰(zhàn)場上的“戰(zhàn)神”一種具有核武器威力而又可用的戰(zhàn)術(shù)武器。與原子彈和氫彈等核武器相比，中子彈具有三個顯著的特點： 一是早期核輻射效應強。 二是爆炸釋放的能量低。 三是放射性污染輕，持續(xù)時間短。 57大亞灣核電站5859核物理的發(fā)展不僅為人類提供了新的能源核電，而且還提供了種類繁多的同位素和輻射技術(shù)，即核技術(shù)

27、。1995年，美國核技術(shù)應用GDP貢獻4.7%，是核電的3.67倍，而我國2003年核技術(shù)對國民經(jīng)濟的貢獻才僅為可憐的0.4%。自1995年來，我國核技術(shù)應用的平均增長率達到18%，在2009年核技術(shù)應用產(chǎn)值總計已達1000億元人民幣，為國民經(jīng)濟發(fā)展做出了突出的貢獻。60色彩繽紛的核技術(shù)61核技術(shù)是指利用原子核發(fā)出的射線以及加速器產(chǎn)生的粒子和射線，與物質(zhì)相互作用來研究物質(zhì)的技術(shù)，是現(xiàn)代重要的技術(shù)之一。目前，核技術(shù)已廣泛的運用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學、資源、環(huán)境、公共安全、科研等諸多領(lǐng)域，并取得了顯著地經(jīng)濟和社會效益，可以說，核技術(shù)已成為人類的朋友。62一、核技術(shù)的醫(yī)學診斷和治療核技術(shù)最初的應用是在醫(yī)

28、學領(lǐng)域，至今已經(jīng)形成一門新學科核醫(yī)學。核醫(yī)學是對人體無創(chuàng)傷、安全而有效的診斷和治療方法，它最重要的特點是能提供身體內(nèi)各組織功能性的變化，而功能性的變化常發(fā)生在疾病的早期。核醫(yī)學已經(jīng)成為診斷和治療心臟病、腦病、癌癥等疾病的最佳手段之一。目前我國有1000多家醫(yī)院應用了核醫(yī)學技術(shù)進行臨床診斷和治療。631、放射性診斷放射性的臨床診斷是利用放射性核素作示蹤劑，通過核儀器觀察示蹤劑在人體臟器中的分布、強度情況和動態(tài)變化來診斷臟器是否有病變并確定病變位置。如甲狀腺有攝取或濃集I的功能，它的攝取速度和攝取量與甲狀腺的功能狀態(tài)有關(guān)?？诜?I-碘化物，在24h后，用和探測器在頸部甲狀腺部位測量其攝取碘-131

29、的情況，就可以判斷甲狀腺的功能狀態(tài)。64核磁共振成像技術(shù)核磁共振成像技術(shù)是繼CT（電子計算機斷層掃描）后醫(yī)學影像學的又一重大進步。核磁共振主要是由原子核的自旋運動引起的，是原子核的磁矩在滿足一定條件的磁場作用下所發(fā)生的共振吸收現(xiàn)象。核磁共振成像對組織中水變化最為敏感，是顯示神經(jīng)組織病變的最理想的影像學檢查。65成像原理：將人體至于特殊的磁場中，用無線電射頻脈沖激發(fā)人體內(nèi)氫原子核，引起氫原子核共振，并吸收能量。在停止射頻脈沖后，氫原子按特定頻率發(fā)出射電信號，并將吸收的能量以電磁輻射釋放出來，被體外的接收器收錄，將生物組織的氫原子核密度分布、弛豫時間、流動效應等參數(shù)接受轉(zhuǎn)換，通過電子計算機的處理，

30、最后形成圖像，作出診斷。它比CT能更靈敏的分辨出正?；虍惓５慕M織，對腫瘤的早期診斷及鑒別有很大的幫助。核磁共振成像技術(shù)66正電子發(fā)射計算機斷層顯像正電子發(fā)射計算機斷層顯像是利用加速器生產(chǎn)的超短半衰期同位素，如F、N、O、C等作為示蹤劑注入人體，參與體內(nèi)的生理代謝過程。這些超短半衰期同位素是組成人體的主要元素，利用它們發(fā)射的正電子與體內(nèi)的負電子結(jié)合釋放出一對光子，被晶體探頭所探測，得到高分辨率，高清晰度的活體斷層圖像，以顯示人腦、心、全身其他器官及腫瘤組織的生理和病理的功能級代謝情況。67它是目前進行人體功能顯像的最先進的醫(yī)學影像技術(shù)，對腦腫瘤、癲癇、癡呆、帕金森病、抑郁癥、腦血管疾病及神經(jīng)性疾病等的診斷、療效觀察具有獨特的作用。682、放射性治療放射性治療就是利用射線直接與病體組織相互作用，殺死病體組織或細胞。我們所熟知的放療就是利用鈷60的高能量射線來治療腫瘤。我們所說的刀也是指用射線作為“手術(shù)刀”來“切除”人體腦部腫瘤的.它的優(yōu)點是無手術(shù)創(chuàng)傷，安全方便可靠，對病灶周圍的腦組織損傷非常小。69二、核技術(shù)的工業(yè)應用核技術(shù)已廣泛應用于工業(yè)領(lǐng)域的各個方面。1、利用放射性同位素的總計很容易被測出來的特點，在被測物中加入少量的放射性同位素作為示蹤原子，可以顯示被測物的動態(tài)過程及效果。如：在給水工程中應用示蹤原子檢漏； 在水文地質(zhì)勘探中利用放射性同位素作 為指示劑來確定地下水的