核技術應用發(fā)展

核技術應用發(fā)展及其防護陳志副教授E-mail:zchen@電話及傳真：0551-6360614215209840358中國科學技術大學核科學技術學院2023/9/2712主要內容

核技術發(fā)展概述；核技術的物理基礎與支撐技術；射線和粒子束技術及其應用；放射性核素技術及其應用；核技術應用過程中的防護；事故案例；補充事項。2023/9/272核技術發(fā)展概述核技術大事記；核技術的地位；什么是核技術；核技術的應用領域。2023/9/273核技術大事記1896年貝可勒爾發(fā)現(xiàn)鈾的放射性質1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線鈾礦石世界上第一張X光照片1898年居里夫人發(fā)現(xiàn)釙和鐳唯一一位在兩個不同學科領域、兩次獲得諾貝爾獎

2023/9/2741923年Hevesy首先用天然放射性212Pb研究鉛鹽在豆科植物內的分布和轉移。提出“tracer”的概念。1928Geiger&Muller提出測定電離輻射的方法，蓋革、彌勒發(fā)明了為電離輻射計數(shù)的蓋革-彌勒計數(shù)器。豆科植物蓋革計數(shù)器1930年勞倫斯制成的第一臺回旋加速器回旋加速器1932Anderson發(fā)現(xiàn)positron(正電子)，J.Chadwick發(fā)現(xiàn)neutron(中子)。威爾遜云室

核技術大事記2023/9/2751942年EnricoFermi在芝加哥大學展示第一個核子反應堆（我國19？？）。1945年原子彈（我國1964）。1934年，約里奧·居里和伊麗芙·居里第一次得到人工放射性物質，EnricoFermi利用中子產(chǎn)生放射性同位素。天然放射性同位素只有40幾種，而今人工制造的放射性同位素已達1000多種。1938Hahn等發(fā)現(xiàn)235U核裂變。1939PierreCurie和Fermi發(fā)現(xiàn)鏈式核反應。核技術大事記2023/9/2761948Hofstadter開發(fā)用于Gamma探測的碘化鈉晶體，scintillationcounter誕生。1952氫彈（我國1967）。1955核潛艇（我國1971）1957核電站（美國60MW）,（我國1983秦山一期開工，自主設計）?！?013我們一起學習核技術?！思夹g大事記2023/9/277核技術的地位是現(xiàn)代科學技術的重要組成部分；

是當代最主要的尖端技術之一；

是社會現(xiàn)代化的標志之一。在當代高新技術(6項)中，占有重要份額。

電子信息技術、生物技術、新材料、新能源、海洋技術、航天技術。2023/9/278

1）電力系統(tǒng)11）高速公路2）汽車12）航天3）飛機13）因特網(wǎng)4）自來水14）成像技術5）電子技術15）家用電器6）無線電和電視16）保健設施7）農業(yè)機械化17）石油化工8）計算機18）激光和光纖9）電話10）空調制冷20）高性能材料20世紀最偉大工程技術成就-20項

美國工程技術界評出2000/10/1119）核技術2023/9/279社會經(jīng)濟效益顯著。

1993年，美國核技術的非動力應用對美國經(jīng)濟的貢獻達到2570億美元，是核電的3.5倍，占美國GDP的3.9％，并創(chuàng)造了370萬個就業(yè)崗位，是核電的3.5倍。

2004年，中國核技朮總產(chǎn)值400億元人民幣。隨后5年達到1000億元人民幣，并長期保持在15％以上的增長速度。核技術的地位2023/9/2710什么是核技術？核技術能干什么？2023/9/2711什么是核技術？什么是核技術？

核技術是基于原子核科學基礎知識、粒子加速與射線產(chǎn)生的原理和方法，利用射線與物質相互作用而產(chǎn)生的物理、化學或生物效應為人類各項事業(yè)服務的交叉學科領域。核技術是核科學的技術應用，是當代最新的尖端技術和社會現(xiàn)代化的標志之一。

--國家自然科學基金委員會核技術是以核物理、輻射物理、放射化學、輻射化學和核輻射與物質相互作用為基礎，以加速器、反應堆、核輻射探測器和核電子學為支撐技術的綜合性很強的現(xiàn)代科學技術。

---羅順忠《核技術應用》粒子加速器技術、核探測技術與核電子學、射線與粒子束技術、放射性核素等統(tǒng)稱核技術122023/9/2712什么是核技術？廣義的核技術具體的核技術歷史上的核技術目前的分類研究和應用與“核”有關的技術核武器、核能源、核動力、…..軍用核技術、民用核技術核武器——核變(裂變、聚變)及生化效應核能與核動力(核工程)——反應堆、熱工核技術(非動力核技術)——同位素與輻射技術2023/9/2713核技術的應用領域

軍事科學研究考古工業(yè)農業(yè)核醫(yī)學環(huán)境核技術核技術診斷與輻照治療輻射育種、輻射不育防治蟲害和同位素示蹤等。檢測與分析,輻射加工通過測定碳-l4的濃度測定文物、化石、煤炭等的年代。環(huán)境污染治理和分析檢測我國的10MeV直線感應加速器中國第一顆原子彈爆炸煙云核物理和放射化學等基礎研究。優(yōu)化的EDTMP結構2023/9/2714核技術的物理基礎與支撐技術射線和粒子束與物質的相互作用；粒子加速器技術；核探測技術；其它支撐技術。2023/9/2715射線和粒子束與物質的相互作用射線和粒子在介質中被散射或吸收阻止、其能量逐步損失；物質在射線和粒子束的作用下產(chǎn)生電離、激發(fā)、濺射、次級射線或次級粒子發(fā)射等物理效應；這些研究一方面提供了核結構信息,另一方面也為研制核探測器、防護輻射危害、以及開展各種核技術應用工作打下了基礎。2023/9/2716粒子加速器技術自20世紀30年代初開始,倍壓加速器、靜電加速器、射頻超導直線加速器、回旋加速器等陸續(xù)發(fā)展起來。加速器技術在多學科研究、國民經(jīng)濟、醫(yī)學、國防等方面也得到了日益廣泛的應用。2023/9/2717核探測技術核探測技術是高能物理及核物理實驗研究的基礎,也是核技術的重要支撐技術。通常的核探測器主要包括氣體探測器(利用射線或粒子束在氣體介質中的電離效應探測輻射)、閃爍體探測器(利用射線或粒子束在閃爍體中的發(fā)光效應進行探測)及半導體探測器(利用射線或粒子束在半導體介質中產(chǎn)生的電子空穴對在電場中的漂移來探測輻射)。諾貝爾物理獎獲得者丁肇中領導研制的α磁譜儀，使命是尋找宇宙中的反物質和暗物質,并對宇宙中各種同位素的相對豐度和高能量光子進行精確的測量。2023/9/2718其他支撐技術核電子學；輻射源與放射性核素制備技術；輻射劑量學和輻射防護技術。2023/9/2719射線和粒子束技術及其應用在基礎研究中的應用；在工業(yè)中的應用；在醫(yī)學中的應用；在農業(yè)和環(huán)境保護中的應用。2023/9/2720在基礎研究中的應用各種射線和粒子束與物質相互作用會使入射的初級射線和粒子的狀態(tài)或參數(shù)發(fā)生變化,在有些情況下還會產(chǎn)生次級射線和次級粒子。這些變化和次級發(fā)射在很大程度上取決于靶物質本身的組成、結構和特性。因此,對于物理、化學、生物、地質、考古等學科所研究的各種實體與物質,射線與粒子束技術亦是有力的分析手段。通常我們將這類技術統(tǒng)稱為核分析技術。核分析技術主要包括活化分析技術、離子束分析技術和超精細相互作用核分析技術三大類。2023/9/2721核分析技術X射線熒光分析(ED、WD、TR)粒子誘發(fā)熒光分析（P、e）微束（微區(qū)）分析中子活化分析粒子束分析背散射分析2023/9/2722核分析技術——X射線熒光分析2023/9/2723核分析技術——中子活化分析把極少量的待分析樣品經(jīng)中子源照射后，不同的核素變成其對應的放射性同位素，這些放射性核素一般發(fā)生β衰變或軌道電子俘獲（E.C）.放出一定能量的強度的射線。通過測量這些射線的能量和強度，從而就可確定出待測元素的種類和含量。。2023/9/2724核分析技術——離子束分析背散射2023/9/27251965年出土，該劍長期埋于地下,仍光彩奪目,非常鋒利。說明在2500多年前,我國的冶煉業(yè)已經(jīng)相當發(fā)達。

復旦大學曾在80年代利用PIXE（質子X熒光分析）方法測試了越王勾踐的佩劍成分，表明其主要成分為銅和錫，并有少量的鐵和鉛。

核分析技術—離子束分析（越王勾踐劍）

黃花紋黑花紋核分析技術—越王勾踐劍

核分析技術——離子束分析含砷頭發(fā)大氣污染2023/9/2728核分析技術——離子束分析核反應分析利用特定的核反應，測定反應產(chǎn)物；2023/9/2729礦泉水2023/9/2730在工業(yè)中的應用輻射加工；無損檢測；工業(yè)核儀表。2023/9/2731輻射加工技術的定義 是用于工業(yè)、農業(yè)等部門的實用技術。它基于輻射作用下物質的物理性質、化學性質或生物性質發(fā)生暫時性或永久性的變化。322023/9/2732輻射工藝(輻射加工)食品保鮮：g輻照滅菌輻射消毒：g輻照滅菌輻射育種：g

輻照導致遺傳基因變異。重離子輻照輻照治療：放射性治療輻照交聯(lián)：輻照活化輻照降解：輻照活化電子脫硫、脫硝輻射加固2023/9/2733輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮纏繞帶輻射交聯(lián)聚乙烯防水帽2023/9/2734

γ射線輻照裝置采用的最多的是：60Co或137Cs；具有以下特性：較強的穿透能力；較長的半衰期；較高的比活度；生產(chǎn)和運輸費用低。

電子束輻照裝置能量小于或等于10MeV的電子加速器的任何設備都沒有感生放射性，各種加速器的主要不同在于電子束的加速方式和所需高壓的產(chǎn)生方式。輻照器的類型2023/9/2735輻照加工應用技術的優(yōu)點節(jié)能和環(huán)境保護；可在常溫，甚致低溫下進行加工；反應速率與產(chǎn)量易于控制，產(chǎn)品性能優(yōu)異；產(chǎn)品純凈，無添加劑和殘留物，這對生物醫(yī)學產(chǎn)品尤為重要；可引發(fā)固態(tài)反應，補充常規(guī)方法之不足；可用快速度加工，提高產(chǎn)量。362023/9/2736輻照加工應用技術的缺點一次性投資較高，如工業(yè)電子加速器少則1—2百萬元，多則上千萬元不是一般企業(yè)能承受的；與常規(guī)方法競爭激烈，常規(guī)方法能勝任的加工工業(yè)，輻照法很難發(fā)展；多數(shù)人在心理上對放射性有排斥性，這在目前或多或少妨礙了核技術的順利發(fā)展。372023/9/2737工業(yè)CT的應用無損檢測質量控制、物件的組成、結構、材料等精密器件的內部探傷安全檢測集裝箱安全檢測航空箱檢測打擊走私2023/9/2738集裝箱CT2023/9/2739福來爾轎車透視圖上圖：水平透視圖；下圖：垂直透視圖汽車內部結構掃描2023/9/2740CT截面掃描圖左圖：前輪部位；右圖：后輪部位從中可以清晰看出前輪部位減震器彈簧、輪胎等的結構截面，后輪部位的備胎、車廂等截面也很清晰。2023/9/2741卡車掃描圖象2023/9/2742集裝箱檢測2023/9/2743集裝箱和車輛檢測系統(tǒng)FixedPositionTruckScannerMobileTruckandCargoScanner2023/9/2744安全檢測物性判別：汽油、炸彈等危險物品例如，同是液體的水和汽油的密度分別是1.0和0.7，很容易區(qū)分。航空箱的斷層圖像箱中有3個塑料瓶子,里面灌滿了汽油(左瓶)、水(中瓶)或是一半汽油一半水(右瓶)。從圖中可以清晰看到瓶中不同性質液體的灰度明顯不同。此外,在一盒黃油脂內埋藏一塊肥皂,利用斷層圖像也能輕易分辨出來。圖中兩個灰度不同的圓分別顯示聚乙烯棒和聚四氟乙烯棒的截面。此圖像充分表明CT檢測系確實具備了物性判別的功能。2023/9/2745安全控制質量控制小型X射線檢測系統(tǒng)2023/9/2746XCT2023/9/2747X射線行李包檢查系統(tǒng)482023/9/2748X射線行李包檢查系統(tǒng)工作原理：一束經(jīng)經(jīng)過準直器的非常薄的x射線束穿過輸送帶上的被檢物品，X射線被被檢物品吸收，最后轟擊安裝在通道內的探測器。探測器把X射線轉變?yōu)殡娦盘枺@些很弱的電流信號被放大，并送到信號處理機箱作進一步處理。當被檢物檢查時，非常薄的扇形x射線束一線一線地掃過被檢物，相當于對被檢物進行切片。圖象采集系統(tǒng)收集并存儲每一掃描線的圖象信息，而得到了被檢物的整個圖像信息。492023/9/2749核技術應用與輻射防護γ射線探傷內部缺陷對于金屬材料與工件，特別是承受高壓、高溫、高速運轉及易爆的機件，是極其危險的隱患。因此，產(chǎn)品質量的無損檢驗也就有特別重要的意義。YG-192和YG-192Cγ射線探傷機2023/9/2750χ射線探傷利用χ射線對被檢查的部件內部缺陷或結構進行探測；多運用于被檢查的部件較薄，可以隨時隨地的開展工作，保管方便，射線強度調整快捷，無需像放射源那樣隨時間衰減而更換等優(yōu)點；χ射線探傷機工作時需要電源，僅適合在固定場所或有電源保障的情況下使用。51512023/9/2751工業(yè)核儀表技術2023/9/2752工業(yè)核儀表核儀器儀表是指利用放射性物質或X射線的特性，顯示或測量被測物質或材料特性的儀器儀表或相應的設備。具有快速、準確、非損壞性、不接觸、可以實現(xiàn)自動檢測或連續(xù)檢測等特點。包括輻射密度計、料位計、核子秤、測厚儀、中子水分儀等。532023/9/2753工業(yè)核儀表密封放射源儀表凡帶有密封放射源都儀表統(tǒng)稱為密封放射源儀表。使用都放射源大多是Ⅳ、Ⅴ類源，活度一般在107～1010Bq（毫居里級或居里級）水平。使用X射線工作的儀器儀表關鍵部件是發(fā)射X射線的器件。只有在通電開機時才有X輻射。542023/9/2754核儀器儀表按照照射線入射到探測器前與物質發(fā)生相互作用的類型分為3類：透射式輻射儀表反散射式核儀表核反應式核儀表552023/9/2755透射式輻射儀表工作原理

透射式輻射儀表的放射源和探測器分別對應地安放在被測物質地兩邊，入射射線穿透物質時被減弱了，同時探測器測量出出射線的劑量率（或計數(shù)率）。562023/9/2756反散射式核儀表反散射式核儀表是利用射線與物質相互作用產(chǎn)生的反散射的一種核儀表。572023/9/2757核反應式核儀表利用高能中子發(fā)生器把非放射性物質誘發(fā)成放射性物質。生成的放射性核素能發(fā)射出其能量可被識別的特征γ射線。582023/9/2758工業(yè)核儀表--核子密度計例如：選礦工藝中礦漿和浮選液濃度的在線檢測和控制；油田和石油化工過程中油品含水率的測定；選煤廠選煤液密度的檢測和控制；化工廠酸、堿、鹽的濃度以及各種成分配比的在線檢測；造紙廠紙漿濃度的測定和控制；江河中水流含沙量的測定。用途：

各種料液濃度的在線檢測和控制。也可通過密度而間接測定出料液中某種成分的含量、以及兩種物料的本比等。2023/9/2759測量密度時，137Cs源發(fā)出γ射線進入被測材料，穿過被測材料的γ射線被裝在儀器內的探測器(G-M計數(shù)管)接收并給出計數(shù)。如果材料的密度較低，穿過材料的γ射線就較強，探測器在單位時間內的計數(shù)就較高，反之，如果材料的密度較高，高密度材料對γ射線的屏蔽較強，探測器在單位時間內的計數(shù)就較低。60工業(yè)核儀表--核子密度計2023/9/2760核子濕度密度儀測量水分時，中子源發(fā)射的中子進入被測材料，高能中子與被測材料水分中的氫原子相互作用而降低能量成為慢中子，慢中子被儀器內的探測器接收。被測材料含水量大，慢中子數(shù)就多，探測器的計數(shù)就高，反之就低。然后，微處理機把接收到的計數(shù)通過數(shù)據(jù)處理，得到被測材料的水分量。612023/9/2761工業(yè)核儀表--核子密度計2023/9/2762原理：

利用物料對γ射線的吸收原理。放射源發(fā)出的γ射線穿過穿透輸送機上的物料后，強度減弱，物料越多，減弱的程度越大，探測器接受的射線強度也減少，根據(jù)探測器輸出脈沖數(shù)變化，就可以測出輸送機上物料的多少。

如果同時測出輸送速度，則物料對速度之積分就是單位時間傳送物料的重量。工業(yè)核儀表--核子(皮帶)秤使用的放射性核素主要是137Cs，活度在30mCi至130mCi。2023/9/2763工業(yè)核儀表——料位計及料位開關原理：

檢測γ射線穿透料倉或管道中物料后的強度，根據(jù)射線強度的變化來計算、判斷物料的料面水平，控制物料的輸送。放射源安裝在料倉或管道的一側，探測器安裝在另一側。料位計常用60Co和137Csγ源，活度從10mCi到1Ci不等。2023/9/2764工業(yè)核儀表——料位計及料位開關用途：用于工業(yè)過程中對料位和液位進行定點檢測和報警控制，適合于各種惡劣環(huán)境下長期使用。也可用于對運動狀態(tài)的設備和工件進行定位檢測或定位控制。更可推廣應用到對運動物體的速度和長度、寬度進行非接觸式檢測。如可用于礦山、煤炭、電力、鋼鐵、冶金、水泥、化肥、化工等系統(tǒng)進行料位上下限的檢測和報警控制；可用于礦車、料斗油罐等的灌裝控制，運輸車、斗的遙控定位。高溫、高壓、腐蝕性液體的液位控制。食品、飲料自動生產(chǎn)線的罐裝自動控制等。

2023/9/2765放射性同位素射出的射線通過被測物質時，局部被吸收或散射。當放射源的強度和被測物質不變時，射線強度的變化僅與被測物質的厚度有關。66工業(yè)核儀表——射線測厚儀2023/9/2766(1)γ射線測厚儀工業(yè)核儀表——射線測厚儀2023/9/2767(2)X射線熒光測鍍鋅板的鍍層厚度原理：

利用241Am放射源產(chǎn)生的γ射線直接照射在鍍鋅的薄板上，激發(fā)出鋅和鐵的特征X熒光。X熒光經(jīng)正比計數(shù)管探測后得到Zn和Fe的能譜曲線，根據(jù)譜線的峰面積大小求出鋅層的頂部、底部及平均厚度。2023/9/2768美國EMC公司研制X-RAY在線測厚儀工業(yè)核儀表——射線測厚儀2023/9/2769測厚儀放射性測厚儀按輻射方式分為穿透式（透射式）和反散射式兩種；按使用的放射源的種類，測厚儀分為：

β射線測厚儀

γ射線測厚儀

軔致輻射測厚儀X射線熒光測厚儀702023/9/2770測厚儀用于監(jiān)測連續(xù)生產(chǎn)過程中金屬板、薄膜、紙張和鍍層管的厚度；測厚儀常用的放射性同位素有14C、60Co、85Kr、90Sr等。712023/9/277172測厚儀2023/9/2772工業(yè)核儀表——礦石品位儀礦石品位儀(1)原理：采用電子對效應和散射光子聯(lián)合測定方法。當鐵原子和高能γ射線發(fā)生相互作用時，產(chǎn)生電子對的幾率遠遠大于礦石中的其他元素，對湮沒輻射和散射光子的混合譜進行分析，就可得到鐵的品位值。(2)用途：用于礦石或礦粉輸送過程中鐵品位的在線連續(xù)檢測。(3)特點：用電子對效應測量鐵礦石(或礦粉)中鐵的品位，不受礦石的顆粒度、密度、疏松度、環(huán)境等外界因素的影響。2023/9/2773工業(yè)核儀表——礦漿品位儀礦漿品位儀

(1)原理：多能量γ吸收法，選取合適的射線能量，使測量不受礦石粒度、濃度和成分變化的影響。

(2)用途：鐵礦石處理工藝中原礦、精礦、尾礦液流中的鐵品位和沙石含量的在線檢測和控制；2023/9/2774工業(yè)核儀表——煤質及灰分測量煤灰份是煤的品質的重要指標?，F(xiàn)在通用的方法是化學檢驗法，但化學檢驗法存在著比較大的滯后性，無法在線檢驗，這樣就給生產(chǎn)或使用造成不可避免的損失。2023/9/2775核測井技術是隨著當代核技術的發(fā)展和石油、煤炭、地質礦產(chǎn)等對核測井技術發(fā)展的需要而迅速發(fā)展起來的尖端測井技術之一。隨著人工放射源技術、傳感器技術、測量技術、信息處理技術與計算機技術的發(fā)展，核測井技術目前仍處在飛速發(fā)展之中。工業(yè)核儀表——核測井76γ射線測井在煤田地質勘探中廣泛應用；應用放射性同位素60Co、241Am或137Cs；物質密度小，吸收γ射線少，而散射γ射線多。77工業(yè)核儀表——γ射線測井2023/9/2777工業(yè)核儀表——γ射線測井散射γ能譜測井示意圖散射γ能譜測井利用源發(fā)出的射線與物質的相互作用引起的射線強度的變化和誘發(fā)的特征能譜加以確定物質的成份和含量。早期只利用康普頓效應測定地層的密度，稱補償密度測井同時利用光電效應和康普頓效應，測定地層的巖性和密度，稱巖性密度測井巖性密度測井進一步改進又發(fā)展為γ能譜巖性密度測井2023/9/2778中子測井大多使用Am－Be中子源，活度約n×10Bq～n×1011Bq（屬于Ⅱ類源）；中子測井包括中子－中子測井和中子－γ測井。792023/9/2779中子測井802023/9/2780工業(yè)核儀表——水份計測水份2023/9/2781在線β射線測厚儀鋁箔生產(chǎn)2023/9/2782離子感煙火災探測器83煙霧探測器镅-241煙霧報警器2023/9/2783離子感煙火災探測器主要使用241Am放射源，含量約幾kBq到40kBq不等，小于豁免水平。離于型感煙火災探測器的制造、裝配和拆洗工作屬于放射工作。作業(yè)場所應配備外照射劑量監(jiān)測和表面污染的監(jiān)測儀器。842023/9/2784靜電消除器靜電消除器不斷地放射出的射線能使介質(空氣)電離，這樣就在靜電的表面與消除器之間形成了通路，使積累的靜電泄漏或中和，從而完成靜電消除工作。大多采用β放射源147Pm(钷pǒ)90Sr、90Y(釔Yǐ)、204Ti等放射性同位素生產(chǎn)靜電消除器。也有使用α粒子作為靜電消除器放射源的，雖然它的射程短，但發(fā)射的局部能量較高。852023/9/2785靜電消除器在裝有靜電消除器的區(qū)域工作的人員不會受到有影響的輻射照射，但是維修靜電消除器的工作人員在短時間內會接受某一種程度的受照劑量。所以，維修、安裝、保管靜電消除器的人員要佩戴個人劑量計，并定期監(jiān)測和建立個人劑量檔案。862023/9/2786X熒光分析儀工作原理：射線照射靶物質時，通過光電相互作用，使靶原子受激，退激時，躍遷能量以特征X射線形式釋放出來，稱為X射線熒光。不同元素的殼層電子受激發(fā)后，其退激時，會發(fā)射不同能量的特征X射線，它們與元素所處的物理和化學狀況幾乎無關。872023/9/2787X熒光分析儀x熒光分析儀根據(jù)測量到特征X射線的譜峰的能量信息即可以判斷元素的種類；而根據(jù)譜峰的強度就可以分析出各元素的含量。定性分析：不同元素的熒光x射線具有各自的特定波長，因此根據(jù)熒光x射線的波長可以確定元素的組成。定量分析：元素的熒光強度和元素的含量相關。882023/9/2788X熒光分析儀892023/9/2789在醫(yī)學中的應用核醫(yī)學成像；腫瘤的放射治療。2023/9/2790核醫(yī)學4500余人從事核醫(yī)學的研究應用，15000余人從事放射治療工作；大城市的中心醫(yī)院已普遍建立了核醫(yī)學科；每年核醫(yī)學檢查超過80萬人次，治療1000萬人次；40多家有關的生產(chǎn)企業(yè)可以供應1000余種放射性同位素和制品。2023/9/2791核成像技術醫(yī)學CT(MCT)X射線斷層掃描(XCT)核磁共振CT(NMR-CT)正電子發(fā)射CT(PET)同位素單光子發(fā)射CT(SPECT)康普頓散射CT(CST)穆斯堡爾效應CT2023/9/2792核成像技術核成象技術的共同原理：利用與核有關的物理量在被測對象中的衰減規(guī)律或分布情況，獲得物體內部的詳盡信息，通過電子計算機對這些信息作快速處理，最終重建被測物的內部圖象。它們的數(shù)據(jù)獲取部分，從物理原理到具體結構均可相距甚遠；但它們的數(shù)據(jù)處理部分．則都基于計算機信息處理和圖象重建技術。2023/9/2793核素掃描機2023/9/2794相機γ相機是一次成像的醫(yī)療設備，它主要由探測器（包括準直器，閃爍晶體光電倍增管等），電子學讀出系統(tǒng)和圖像顯示紀錄裝置等幾部分組成。2023/9/2795CT/PET2023/9/2796CT的基本原理計算機斷層成像技術(CT)

ComputerizedTomography：是一種重要的無損檢測技術，是物理學與計算機科學的發(fā)展產(chǎn)物?；谏渚€與物質的相互作用原理，通過投影重建方法獲取被檢測物體的數(shù)字圖像。通過測量在不同的方位角下射線穿透被檢測物件后的投影強度，計算出物件橫截面上的衰減系數(shù)分布，轉換成像屏顯示的斷層成像。CT裝置所得到的是被檢客體的斷層圖像。在此圖像上，客體內各部分是分離的，而圖像的灰度值正比于物質的密度。由于各種物質都有自己特定的密度，因而可能由CT圖像灰度值來確定被檢客體的材料性質。2023/9/2797X射線CT機CT的誕生：1914年，俄國學者依照運動產(chǎn)生模糊的理論，首先提出體層攝影的理論，即用一種特殊裝置，使想觀察的人體某層組織影像較清楚地顯示，而該層組織以外的則模糊不清，以獲取較大的空間分辨力。1930年意大利的Vallebona氏開始將體層攝影的有關理論和它的使用方法應用于臨床并取得了很好的臨床效果。1961年美國神經(jīng)內科醫(yī)生Oldendor提出了電子計算機X線體層技術的理論。1968年英國工程師Hounsfild氏與神經(jīng)放射學家Ambrose氏共同協(xié)作設計，于1972由英國EMI公司成功制造了用于頭部掃描的電子計算機X線體層裝置。1974年在蒙特利爾(Montreal)召開的第一次國際專題討論會上正式將這種檢查方法稱作電子計算機體層攝影(computertomography,簡稱CT)。X射線CT機CT=“投影”投影

投影SPECT單光子發(fā)射計算機斷層（SinglePhotonEmissionComputedTomography,簡稱SPECT）。1979年研制成功。SPECT的基本原理，是利用放射性同位素作為示蹤劑，將這種示蹤劑注入人體內，使該示蹤劑濃聚在被測臟器上，從而使該臟器成為Y射線源，在體外用繞人體旋轉的探測器記錄臟器組織中放射性的分布，探測器旋轉一個角度可得到一組數(shù)據(jù)，旋轉一周可得到若干組數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以建立一系列斷層平面圖像。計算機則以橫截面的方式重建成像。SPECT顯像SPECT與γ相機的比較SPECT包含了γ相機的功能，增加了斷層圖像獲取和圖像重建功能。SPECT與γ相機相比有三個優(yōu)點SPECT可以得到真正的三維立體信息，即由許多二維斷層圖像重建而形成三維圖像，而γ相機只能得到二維重疊圖像。SPECT提供了全定量的分析手段。γ相機測得的放射性強度是單位面積的迭加信息；SPECT可得到單位體積的放射性濃度，能反映臟器深度方面的活性差異，這是開展定量分析的基本依據(jù)。SPECT改變了臟器深度方面的空間分辨率，而一般γ相機對表淺部位容易探測，對臟器深部就很困難，深部信息重疊在一起，很難分辨。SPECT與X-CT比較（1）X-CT是透射式成像設備，射線源在人體外部；SPECT是發(fā)射式成像設備，射線源在人體內部。（2）X-CT的空間分辨率較高，可達到小于0.5mm，所以圖像清晰；SPECT的圖像分辨率只有4mm左右，圖像清晰度不如XCT。（3）X-CT的射線源是X射線；SPECT的射線源是γ射線。SPECT與X-CT比較（4）X-CT測得的圖像反映的是臟器形態(tài)；而SPECT測得的圖像可反映臟器的結構和功能。（5）在圖像重建方面，SPECT和X-CT一般都采用濾波反投影的重建方法。（6）SPECT的價格一般比XCT便宜，約為X-CT的1/3，為核磁共振（MRI）的1/5。PETECT的另一大類是正電子發(fā)射型計算機斷層（PositronEmissionComputedTomography，簡稱PECT或PET）。SPECT探測器接收來自體內的示蹤核素發(fā)出的γ射線，而PECT探測器接收體內正負電子湮沒輻射所產(chǎn)生的一對511keV的γ光子，在物理上兩者無明顯區(qū)別，但方法上有很大不同。PET是現(xiàn)代核醫(yī)學臟器顯像技術處于前沿的一種儀器，是目前最先進的核醫(yī)學儀器。使用正電子放射性核素為短半衰期或超短半衰期的核素，主要由加速器生產(chǎn)，如11C、13N、15O、18F、67Ca、201Tl等。X-CT與ECT的主要區(qū)別X-CT是利用常規(guī)X線從外部穿透機體后，根據(jù)組織密度的差異成像，ECT顯像是反映放射性藥物在體內的分布圖。X-CT是反映解剖結構，ECT是既反映解剖結構又反映器官的生理和功能。SPECT不必配備回旋加速器，價格相對便宜，因此在臨床中廣泛使用。SPECT能進行放射性核素體內分布相對比較顯像，但進行體內定量顯像就比較困難，也不太準確。都能得到斷層顯像，顯像原理都是利用晶體轉換γ光子射線能量成熒光光子并被光電倍增管探測和放大，得到與放射性核素在體內分布、活性強弱一致的圖像。SPECT和PET的比較PET-CT，PET-MRPET-CT,PET-MR將CT或MR與PET融為一體,使用同一個檢查床和同一個圖像處理工作站，將PET圖像和CT圖像融合。由CT或MR提供病灶的精確解剖定位,而PET提供病灶詳盡的功能與代謝等分子信息,具有靈敏、準確、特異及定位精確等特點,一次顯像可獲得全身各方位的斷層圖像,可一目了然的了解全身整體狀況,達到早期發(fā)現(xiàn)病灶和診斷疾病的目的。醫(yī)用輻射源的分類醫(yī)用輻射源分類射線裝置（分為3類）：是指X線機、加速器、中子發(fā)生器以及含放射源的裝置。放射源（分為5類）：是指除研究堆和動力堆核燃料循環(huán)范疇的材料以外，永久密封在容器中或者有嚴密包層并呈固態(tài)的放射性材料。非密封放射性物質（使用場所分為三級）：是指非永久密封在包殼里或者緊密地固結在覆蓋層里的放射性物質。醫(yī)用輻射輻射源的分支學科X-CT

即X射線計算機斷層攝影裝置；

DSA

即數(shù)字減影血管造影；

DR

即數(shù)字攝影；CR

即計算機攝影；SPECT

即單光子發(fā)射計算機斷層顯像裝置；

PET

即正電子發(fā)射計算機斷層顯像裝置。在農業(yè)及環(huán)境中的應用輻射育種；三廢處理。2023/9/27115輻射育種到2002年底，中國已累計育成突變品種638個，超過世界各國輻射誘變育成品種總數(shù)的四分之一；輻射誘變良種年種植面積約占中國各類作物種植面積的10%；輻射誘變良種作物每年為中國增產(chǎn)糧食近40億公斤、棉花1.5~1.8億公斤、油料0.75億公斤。2023/9/27116輻射育種

“種瓜得瓜，種豆得豆”

在自然界里所有的生物，它們子代都有與其親本相似的特性，這就叫做遺傳性。一個優(yōu)良品種所以能增產(chǎn)，就是因為它具有可遺傳的優(yōu)良特性。另一方面，一個優(yōu)良品種也不是一成不變的。它隨著環(huán)境條件的變化和內在的原因而不斷發(fā)生變化，這就叫做變異性。遺傳性和變異性是對立的統(tǒng)一。如果沒有遺傳性，則自然界現(xiàn)有的各種生物將不復存在。而如果沒有變異性，也就沒有生物的進化。

選育優(yōu)良品種

隨著科學技術的進步，人們已不再等待自然的恩賜，單純地利用植物本身自然產(chǎn)生的變異（突變率百萬分之一）育種，而應用現(xiàn)代科學成就創(chuàng)造了許多新的育種方法，如：雜交育種、誘變育種（輻射育種）、單配體和多配體育種等。輻射育種

應用原子反應堆產(chǎn)生的熱中子或加速器產(chǎn)生的快中子，以及放射性同位素放出的射線使生物細胞內遺傳物質（DNA）的結構發(fā)生改變，從而引起生物形形色色的性狀突變的育種方式。2023/9/27117航天育種培育的南瓜王（左）和大茄子（右）輻射育種特點：突變幾率比常規(guī)育種方法高出幾百倍甚至上千倍；節(jié)約育種時間，雜交育種需6-7代方可穩(wěn)定，輻射育種至少可節(jié)約一半時間。可使作物株高、成熟期、抗病能力、產(chǎn)量、營養(yǎng)價值等指標得到明顯提高。育種方法簡單，只要仔細選材，控制輻照劑量、調整好時機、溫度、濕度等條件即可達預期目的。2023/9/27118我國的輻照食品產(chǎn)業(yè)我國輻照食品的數(shù)量自20世紀90年代以來迅速增加，輻照品種主要有調味品、脫水蔬菜、功能食品、水產(chǎn)品、寵物食品和熟畜禽肉類產(chǎn)品等，截至2002年，我國經(jīng)過輻照處理的食品已超過10萬噸，位居世界第一，直接產(chǎn)值超過20億元。2023/9/27119近10年來，中國利用同位素示蹤法，增產(chǎn)糧食19億公斤，創(chuàng)經(jīng)濟效益28億元；中國自60年代以來，先后對10多種害蟲進行輻射不育研究；近年來對柑橘大實蠅的人工飼養(yǎng)與釋放試驗，取得了成功。2023/9/27120害蟲輻射不育廢氣處理

主要大氣污染物：SOx與NOx

煙氣脫硫脫硝技術主要有固相吸附與再生技術、濕法同時脫硫脫硝技術、吸收劑噴射法等，絕大多數(shù)遇到成本過高或裝置復雜的困難，例如以石灰噴霧法脫硫，用酸、堿吸收或催化還原法去除NOx等。

電子束照射法(EBA)脫硫脫硝：20世紀90年代俄羅斯科學院西伯利亞分院的核物理研究所制造的加速器供應波蘭和日本，用以凈化煙霧。波蘭用俄羅斯生產(chǎn)的加速器凈化劣質煤燃燒產(chǎn)生大量SO2與NOx。日本利用俄羅斯生產(chǎn)的加速器凈化燒垃圾時所產(chǎn)生的煙霧。2023/9/27122輻射治理三廢輻射凈化煙道氣

脫硫、脫硝。當輻射劑量大于25kGy時，97%以上的SO2被清除掉；當輻射劑量為10.3kGy時，88%的NOx被清除掉。固體廢棄物的輻射處理生活用水和廢水的輻射處理

1232023/9/27123廢水處理輻射處理廢水始于1956年，最初的研究主要是針對廢水消毒。20世紀70年代初，美國的邁阿密建立了一套大規(guī)模電子加速器，用于廢水和污泥的處理研究。20世紀八十年代，在全世界范圍內有許多有關水和廢水輻射處理的基礎研究和工業(yè)實踐。日本高崎的原子能研究所用電子束和γ射線進行廢水和污泥的輻照處理研究，日本東京的首都同位素研究中心自從1983年起便集中研究輻射處理填埋廢渣的浸出物，以減少微生物和破壞有毒的有機污染物。在德國，有60Co源安裝在760個深井中用于飲水和工業(yè)廢水的處理。在美國，用高能電子處理家庭廢水始于1980年麻薩諸塞州首府波士頓的鹿兒島廢水處理廠。在原捷克斯洛伐克雷澤的核研究所，自從1986年起就已經(jīng)確定飲用水的輻射研究方案，他們用800Gy劑量的輻照來代替氯氣，以消毒飲用水。印度的巴巴原子研究所研究中心在Baroda的Gajerawadi污水處理廠有一座18.5PBq（500kCi）60Co的中間工廠用以輻照處理廢水或污泥。2023/9/27124輻照去除有機污染物農藥：Mincher等利用γ射線對PCBs和DDT等類物質進行降解的研究表明，輻照劑量為100kGy時，PCBs的去除率達85%，而DDT輻照50kGy的去除率就已接近100%。GC-MS分析表明，降解產(chǎn)物為低分子量的含氯物質。表面活性物質：輻射技術可以使其分子發(fā)生斷裂而分解成較輕的易于排除的物質，失去發(fā)泡能力。染料：輻射技術可以使含有染料的廢水退色。其他：輻射技術還可以對木質素、硝基苯胺、增塑劑、亞硝胺類、氯酚類(Chlorophenols，CPs)和有機溶劑等進行有效的處理。有機物輻照降解一般以氧化反應為主，保持較高的氧氣含量，可有效提高氧化性自由基的產(chǎn)額，同時抑制還原性物質的產(chǎn)生。2023/9/27125輻射滅菌定義： 利用60Co或137Cs發(fā)生的γ射線，能量低于5MeV的X射線和10MeV以下的電子束等電離輻射裝置對產(chǎn)品以滅菌為目的的輻射處理。用途：

醫(yī)療健康產(chǎn)品、食品、添加劑和調味品。1262023/9/27126輻照滅菌滅菌原理：細菌是由有機復合物構成的，因此輻照可以有效地使細菌失去活性。滅菌效果影響因素：輻照劑量、輻照區(qū)域內水的溫度、水的穩(wěn)定狀態(tài)、水中存在的化學試劑以及不同類型病菌對輻射的敏感度等。

微生物對于給定劑量輻射的敏感性既取決于物理因素（溫度和輻射質量）和化學因素（激活劑和保護劑），又取決于生物的或生理的因素（生長階段和DNA總量）。輻照之前對廢水做適當?shù)念A處理，有利于達到微生物最大的致死效應。用比較小的劑量（如0.25kGy～1kGy）進行輻照，對普通細菌（如大腸桿菌、沙門氏菌等），90%的劑量可將它們殺死。2023/9/27127飲用水的消毒飲用水氯滅菌缺點：1.液氯和二氧化氯的投加增加了水中不揮發(fā)性有機氯化物的含量，2.氯與水中有機物可能會生成有致癌性的三鹵甲烷。GB/T5750.10-2006生活飲用水標準檢驗方法消毒副產(chǎn)物指標GB5749-2006生活飲用水衛(wèi)生標準輻射滅菌的優(yōu)點：1.不會產(chǎn)生有毒的含氯有機物，2.輻照對于用氯難以殺死的過濾性病毒有很好的消毒作用。3.兼用輻照滅菌還可以大大減少投氯量，在殺滅微生物的同時，輻照還可以促進可能生成三鹵甲烷的前體有機物（如：間苯二酚、丙酮酸、4-氧基苯酚等）的分解。2023/9/27128輻照去除無機污染物1979年新英格蘭水族館和麻省理工大學研究組指出，足夠對液體污泥消毒的劑量也能有效還原水溶性有毒金屬鹽，而使金屬不易被植物吸收。加拿大原子能公司報道完成從工業(yè)廢水中輻照-浮選回收汞，并實現(xiàn)在醋酸存在下將水合酸性Cr(VI)被電離輻射有效還原為Cr(III)。Schmelling、Mahnaz等分別利用電子束和γ射線對含Pb2+和Hg2+的廢水進行處理。研究表明，金屬離子在輻照產(chǎn)生的水合電子和氫原子作用下，可被還原為低價或單質金屬，并從溶液中沉淀出來。重金屬離子（Pb、Hg、Cd、Cr或它們的鹽）還原為低價或單質金屬（研究階段）.SchmellingD,etal.RadiationPhysicsandChemistry,1998,52(1-6):371-377MahnazC.etal.RadiationPhysicsandChemistry,1998,53(2):145-1502023/9/27129輻射技術與其他廢水處理技術聯(lián)用輻射-微生物處理活性炭吸附-輻射處理輻射-絮凝沉淀處理輻射-臭氧處理2023/9/27130輻射處理污泥

污泥輻照的優(yōu)點：輻射技術是目前國際上普遍認為很有前途的污泥處理方法(1)能殺死污泥中的病菌和病毒，消毒效果比熱處理可靠；(2)不破壞污泥中的有機氮化物，不會減少了污泥的肥力和產(chǎn)生難聞的臭味(巴氏熱處理法中氮損失較多，污泥的肥力下降)；(3)能防止污泥中的雜草種子發(fā)芽，但不會影響正常種子的發(fā)芽；(4)處理溫度較低(25～30℃)，減少對工廠設備的腐蝕；(5)可以氧化有毒的和危險的有機物污染物（如殺蟲劑、除草劑、多氯聯(lián)苯等），把難于生物降解的物質轉化為容易降解的化合物；(6)輻照后的污泥具有良好的脫水性能(各種原始水樣在沉積時形成的淤泥的體積比運到消毒工廠的污水體積要小1到2個數(shù)量級)，可省去化學絮凝劑和一些相應的設備。污泥經(jīng)輻照滅菌后，可作為肥料直接在農田使用。2023/9/27131放射性核素技術及其應用放射性核素測年；放射性核素示蹤；放射性藥物；放射性核素電池。2023/9/27132核年代學(同位素測年)地質時代考古文物鑒定2023/9/27133拿破倫1821年5月5日死于流放的小島上。有許多猜測：胃癌/謀害/進入金字塔受驚而死等;1961年一位瑞士人給英國法醫(yī)部門送去了一個寫有“不朽的拿破倫之發(fā)”的信封。拿破倫死后第2天整容時取下的。中子活化分析分段測量發(fā)現(xiàn)頭發(fā)中部45cm范圍內砷（As）含量高達11×10-6克，超出正常人13倍。推算砷中毒時間長達數(shù)月。結論：拿破倫死于砒霜（As2O3)慢性中毒急性發(fā)作。拿破侖之死?

拿破侖之死?

耶穌“裹尸布”的下落，眾說紛紜。意大利都靈大教堂里珍藏一塊帶有血跡的白色麻布，曾被認為就是耶穌的“裹尸布”，每隔50年才向信徒和公眾展示一次。1986年科學界對這塊“裹尸布”采用改進的碳-14測年方法對其進行了真?zhèn)伪鎰e。由國際上三個著名的碳-14實驗室分別進行測定，每個實驗室都得到4個樣品，但其中只有1個樣品是從“裹尸布”上剪裁下來的，其余3個樣品為不同時代的對照樣品，只有都靈大教堂的大主教和英國大不列顛博物館的考古權威知道這4個樣品的真實出處。幾個實驗室的檢驗結果一致證明：這塊"裹尸布"的年代在公元1260-1380年之間的可能性為95％，而不會早于公元1200年的可能性為100％（傳說耶穌蒙難時間大約為公元初）。

耶穌的“裹尸布”長期以來人們一直認為是哥倫布在1492年發(fā)現(xiàn)了“美洲新大陸”，但如今遭到了挑戰(zhàn)——

600年前的雞骨。在對美洲智利發(fā)現(xiàn)的雞骨的DNA測試表明這些雞和平洋波利尼西亞群島上的雞有著基因上的聯(lián)系。對雞骨放射性碳檢測顯示，這種雞大約有600年的歷史。說明首先把雞帶到南美大陸的并不是西班牙殖民者。美洲新大陸同位素示蹤定義：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結構等的科學手段。2023/9/27138同位素示蹤1923年，Hevesy在丹麥玻爾實驗室工作期間，將豆科植物浸泡在含有天然放射性核素210Pb(RaD)和212Pb(ThB)的鉛鹽溶液中，研究植物吸收鉛的機制(分布和轉移)。結果發(fā)現(xiàn)：鉛全部被吸附在根部。1949年，Calvin用14C揭示了光合作用2023/9/27139同位素示蹤的應用化學反應過程；在分子水平上，動態(tài)、定量地研究生命現(xiàn)象；免疫化學、疾病的診斷。工程問題地質科學2023/9/27140鐵-59、鉻-51：為了測定紅血球生成的比例、紅血球的壽命、血球量等數(shù)據(jù)，過去常常利用放射性同位素鐵-59。但是，鉻酸鈉（Na2CrO4）分子很容易和紅血球結合。往血液里滲入鉻酸鈉分子要比摻入放射性的鐵原子更為簡單、方便。因此，現(xiàn)在都采用帶放射性的鉻-51，而不再使用鐵-59了。

貧血癥患檢者：可以注射標記了鉻-51的紅血球，用以測定患者體內紅血球的壽命。然后，與健康人進行比較，從而可以診斷出：是紅血球本身有異常呢？還是血液中含有破壞紅血球的物質？

檢查心臟輸出的血液量：需要使用鉻-51標記的紅血球。查清血液的流量就可以判斷：患者是心臟本身有毛病呢？還是血液循環(huán)系統(tǒng)有故障？診斷治療藥物

鈉-24：可檢查血液循環(huán)系統(tǒng)

可能大家有過體驗，舐一舐手指傷口上的血，會有咸味的感覺。這是因為血液中含有1％的鹽分（即氯化鈉）人這里，我們應該注意的就是這個氯化鈉。在做示蹤實驗時，需要加進帶有放射性標志的鈉-24，以代替普通氯化鈉中的鈉-23，（像這樣，帶上了放射性標志的物質叫做放射性標記化合物）。

將事先制備好的放射性同位素氯化鈉-24的溶液，注射到手臂或腳部的靜脈中。于是，它隨著血液一起在體內流動。同時，它會不斷地放出射線。這時你可以把測量探頭很小的放射性計數(shù)器放在人體的各個不同部位，等待著氯化鈉-24的到來。這樣就可以測出：體內的血液循環(huán)到達各個部位所需要的時間。于是，可以查明血液循環(huán)系統(tǒng)是否有狹窄或障礙的情況。診斷治療藥物

碘-131：碘-131可以用來檢查甲狀腺癌的轉移、腦腫瘤以及測定甲狀腺的大小、形狀和功能等。金-198：同位素金-198可用來作為掃描肝臟健康與否。

肝是由許多肝細胞和肝竇（即肝細胞之間的腔隙）組成。金-l98經(jīng)靜脈注射后，很快到達肝臟，最后90％以上均被星狀細胞所攝取，濃集在肝內。

利用掃描儀[或γ照相機]探測和追蹤金-198放出的γ射線，再通過顯像就可以把金-198在肝內的分布情況如實的反映出來。

正常的肝臟，肝掃描的圖形呈三角形，肝內放射性分布是均勻無缺損的。如果肝內某處有病變（腫瘤、浮腫等），病變處的肝細胞和星狀細胞就被破壞，病變組織就喪失了攝取金-198的能力。反映在掃描圖上，病變處就會出現(xiàn)放射性稀疏、缺損區(qū)。診斷治療藥物

原子電池美國最新研制的63Ni原子電池具有體積?。?mm3以下）、使用壽命長，可不間斷供電50年以上等特點，有望解決微電子機械系統(tǒng)（MEMS，尺度在1.0微米－1.0毫米

）能源供應的難題。微型63Ni原子電池的研制成功將是能源研究的一個重大突破，并使MEMS在航天、醫(yī)學、生物、國防等應用方面真正發(fā)揮其優(yōu)勢。2023/9/27144光電同位素電池實物（美國，2005）2023/9/27145核技術的其它應用避雷針原子燈微加工；防偽；核武器；核能。2023/9/27146富蘭克林避雷針：這種避雷針保護半徑只有避雷針安裝高度的1-1.5倍。因此，對平頂?shù)拇蠼ㄖ?，就要在上面裝許多支避雷針。同位素避雷針：使避雷針附近的空氣大量地電離，主動地打開一條與云中電荷相通的電的通路；而富蘭克林避雷針的尖端只能產(chǎn)生少量的離子。它能及早放電，使保護區(qū)內無閃電產(chǎn)生。保護范圍也大得多。同位素避雷針镅-241放射源：它放射的α射線具有很強的電離能力，一個α粒子在空氣中前進一厘米的路程能產(chǎn)生4萬對離子。這么多離子在空氣中移動，足以造成一條電的通路，把云層中的電荷引下來。镅-241半衰期達433年，可長期使用。其它應用—同位素避雷針“長明燈”

一位希臘歷史學家曾記錄在埃及太陽神廟門上燃燒著的一盞燈。這盞燈不用任何燃料，亮了幾個世紀，無論刮風下雨，它都不會熄滅。羅馬神學家圣·奧古斯丁曾描述，埃及維納斯神廟也有一盞類似的燈，也是風吹不熄，雨澆不滅，真有點像從《西游記》所述的火焰山上尋找的火種。“長明燈”燃料若是普通的煤油燈，就要耗費多少萬升的煤油。難道它們的燃料是能夠不斷補充的？中世紀以后，許多思想家曾經(jīng)試圖用補充燃料的方式制造一盞“長明燈”，即在燃料將耗盡時，快速補充燃料。但是沒有一個實驗成功過。即使利用現(xiàn)代的燃料連續(xù)補充技術，制造一個千百年長明的燈，也不太現(xiàn)實。其它應用—原子燈發(fā)光粉：如例如硫化鋅、硫化鈣、硅酸鋅等，它們都有一種特性，當其接受光能和其它形式的能量時，本身就會被激發(fā)，處于能量的不穩(wěn)狀態(tài)中。它隨時都要從這種不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)回到穩(wěn)定的基態(tài)，這時就將多余的能量以光波的形式釋放出來。原子燈燈泡：其制造過程大致如下：先把一種含鈰元素的玻璃按需要的大小和形狀吹成玻璃泡，在玻璃泡的內壁均勻涂上一層液體硅酸鈉，吹入硫化鋅（銅）發(fā)光粉，涂有硅酸鈉的地方就把發(fā)光粉粘住，燈泡內抽成真空，充入一定壓力的氣體放射性同位素。目前國產(chǎn)的原子燈是用氪-85作為幅射激發(fā)劑，用硫化鋅銅（發(fā)綠光）或硫化鎘（發(fā)紅光）作發(fā)光體。

原子燈優(yōu)點：使用壽命長，安全性高?？墒褂靡弧⒍?，不會因打火花而引起火災和爆炸事故。不管在任何惡劣的自然環(huán)境中都能正常工作。

其它應用—原子燈美國IBM公司光刻線寬為0.25微米的芯片2023/9/27150微型齒輪與螞蟻微型齒輪高度:150μm直徑:260μm超微加工：

上世紀80年代發(fā)展了一種叫做LIGA的技術，它可以制作微齒輪、微馬達、微泵、微照明燈具、微傳感器等。這種微機械加工可得到線條寬度為幾個或幾十個微米、高度為幾十到幾百微米的機件。2023/9/27151光刻與微加工核技術的其它應用輻射線光刻微加工示意圖同步輻射光的準直性好、強度高和衍射極小的優(yōu)點，大大縮小光刻線的線寬。光刻：掩膜基底抗蝕結構顯影同步輻射已經(jīng)可以制造0.07mm的芯片?？刮g劑2023/9/27152核技術防偽2023/9/271531964年10月14日9時我國第一顆原子彈首爆成功時產(chǎn)生的蘑菇云核武器：利用能自持進行核裂變或聚變反應釋放的能量，產(chǎn)生爆炸作用，并具有大規(guī)模殺傷破壞效應的武器的總稱。核武器第一代：原子彈第二代：氫彈第三代：中子彈第四代：即核定向能武器核武器2023/9/271541個235U原子裂變釋放的能量：200MeV1g235U原子裂變釋放的能量：8.2×1010J（2.58t優(yōu)質煤或20tTNT）1g燃料核聚變所產(chǎn)生的能量約為核裂變相應能量的4倍核能與核動力2023/9/271551954年在庫爾恰托夫的主持下，蘇聯(lián)建成了世界上第一座核電站——奧布靈斯克核電站。從此，核電站便在世界各地蓬勃發(fā)展起來。

1942年，以費米為首的一批科學家在美國建成了世界上第一座“人工核反應堆”，首次實現(xiàn)了人類歷史上鈾核的可控自持鏈式裂變反應。建造核裂變反應堆的目的“中子源”開展科學研究及實驗供熱、發(fā)電或提供動力核反應堆是使核能以可控方式釋放的裝置1985年，我國第一座自行設計建造的核電站是秦山核電站,位于浙江省海鹽縣杭州灣口岸核能與核動力2023/9/27156核能與核動力優(yōu)點：原料少；污染少。目前核電在全國電力中的比重只有2%左右。2020年可望達到4%（4000萬千瓦）。目前和今后幾十年核電的發(fā)展是以壓水堆為主的核裂變能發(fā)電。(東南沿海各省)21世紀下半葉，受控熱核聚變能有可能開始作貢獻。

2023/9/27157核技術應用過程中的防護2023/9/27158χ射線探傷的防護χ射線探傷防護探傷防護的基本措施時間防護：縮短受照時間。距離防護：增大與源的距離，在進行野外或流動性檢驗時，利用距離防護射線是極為經(jīng)濟且有效的方法。屏蔽防護：在χ射線源與人員之間放置一種能有效吸收χ射線的屏蔽物質。1591592023/9/27159γ輻照裝置的安全防護主要危害（1）正常運行中的照射（職業(yè)照射）；（2）事故情況下的潛在照射（潛在照射）。防護要求（1）對輻射源要求；（2）輻照室防護要求；（3）安全聯(lián)鎖措施；（4）運行前驗收檢查；（5）運行期間的輻射安全要求。

1602023/9/27160γ射線探傷主要輻射危害常規(guī)運行中的輻射潛在照射放射源處于探傷機貯存位置，工作人員在探傷室工作，探傷準備或探傷結束后整理現(xiàn)場時；運輸裝有放射源的探傷機時受到照射；源輸送到探傷位置進行探傷時受到照射；放射源沒有回到貯存位置，而工作人員又不知情；將沒有到貯存位置的源設法處置到貯存位置；放射源破損或源本身放射性物質污染了探傷機或配套設備或場所；放射源丟失。1611612023/9/27161γ射線探傷162γ射線探傷防護γ射線防護基本要求：防護原則除遵循外照射防護的基本方法（縮短時間、增大距離、物質屏蔽）之外，應根據(jù)被檢測物體的材料特性選擇合適的放射源種類與活度，源容器應符合GB/T14058中第5.3條的試驗要求。γ工業(yè)探傷機安全裝置：包括多層閉鎖結構和閉鎖自動關閉功能等。多層閉鎖結構：包括鑰匙安全鎖、安全閉鎖、安全指示窗口、自動安全開關、射源出口卡門、閉鎖滑桿、閉鎖手柄等。閉鎖自動關閉功能：能使放射源回位時，各道閉鎖自動關閉，可減少工作人員劑量的50%。1622023/9/27162γ射線探傷γ射線探傷防護探傷室探傷的防護從輻射防護角度出發(fā)，主要是屏蔽和安全裝置屏蔽要求：探傷室應設在單獨建筑物內，或大建筑物底層的一角。主屏蔽墻厚度應根據(jù)源的活度和射線能量決定，保證室外公眾劑量不超過限值。防護墻外5cm處劑量率應小于2.5μGy.h-1；屏蔽防護層：必須包括防止有用輻射的防護層；防止泄露輻射的防護層。屏蔽層的設計需由專業(yè)的輻射防護單位人員進行設計施工；人員出入通道可采用迷宮形式；若設置觀察窗，觀察窗應具有屏蔽墻相等的防護效果；1631632023/9/27163含密封源儀表的安全防護含密封源儀表使用的放射源活度遠遠小于大型輻照裝置的源強，它們一般都在107～1010Bq(毫居里級或居里級)水平。特點是數(shù)量大、應用范圍廣、流動性強、接觸人員多、工作場所和條件千變萬化。安全防護易被忽視，工作人員的防護意識較差，容易發(fā)生丟源事故，或造成射線泄漏污染和人員受射線誤照事件。1642023/9/27164核儀器儀表常見的事故（故障）(1)核儀器儀表質量問題，導致源脫落；(2)管理不到位，包括放射源在內的儀器設備被盜；(3)運輸中保管不善，源丟失；(4)測井中放射源墜落；(5)故障維修中源下落不明；(6)儀器失控或長時間近距離靠近輻射源，造成超輻射劑量照射。1652023/9/27165醫(yī)用輻射防護三原則放射診療實踐的正當性；輻射防護的最優(yōu)化；患者的劑量約束及工作人員的劑量限值。2023/9/27166醫(yī)用輻射防護的基本措施

時間防護－減少受照時間距離防護－增大與源的距離屏蔽防護－設置防護屏障合理使用上述三個基本措施。而且應做好工作人員的防護培訓、進行工作環(huán)境和個人劑量監(jiān)測、控制電離輻射的強度和能量、及時屏蔽或移走暫時無用或多余的放射性物質等。2023/9/27167放射診療過程中的照射類型職業(yè)照射：醫(yī)技人員在工作過程中受到的照射醫(yī)療照射：患者、陪護人員在放射診療過程中受到的照射公眾照射：上述人員除外的公眾在放射診療過程中受到的照射2023/9/27168放射診療人員受照來源（1）職業(yè)人員：散射線、機頭漏射線、高能電子束產(chǎn)生的感生放射性等。由于對設備、機房進行嚴格的屏蔽，散射線與漏射線的絕對量大大降低，正常工作情況下，醫(yī)技人員的受照劑量均十分安全。2023/9/27169

患者：射野照射(有用的照射)、靶組織的散射線(最大的無用照射)、外加職業(yè)人員相同照射;由于輻照設備的先進，有用射線束的份額越來越高，患者為此付出的健康代價相應減少;靶組織散射，有效地降低靶外組織劑量是輻射防護與臨床共同面臨的難題（放射治療尤為明顯）。放射診療人員受照來源（2）2023/9/27170

陪護人員：除職業(yè)人員的相同照射外，患者靶組織的散射線(陪護人員的主要照射來源)，可能存在的野內直接照射(因攙扶等動作)。公眾：機房的泄漏輻射。放射診療人員受照來源（3）2023/9/27171原射線：治療所需的有用射線，直接來自輻射源輻射場漏射線：沒有被機頭防護材料吸收的除有用射線外的原射線機頭防護材料內產(chǎn)生的散射線散射線：有用射線和漏射線在病人或物體上的反射醫(yī)用診斷X線的防護（1）2023/9/27172醫(yī)用診斷X線的防護（2）醫(yī)用診斷X線機的防護要求按照《醫(yī)用診斷X線衛(wèi)生防護標準》（GB8279－87）規(guī)定執(zhí)行（一）X線機房防護設計原則：選址：在建筑物底層的一端。布局：登記室和胸透室－放射科的入口處；造影室－放射科的里端；暗室－臨近攝片室；候診位置－受撿者有專門的候診室。2023/9/27173醫(yī)用診斷X線的防護（3）（一）X線機房防護設計原則：建筑要求：

使用面積：＜100mA，不小于24m2;＞200mA，不小于36m2;多管頭X線機，面積適當擴大。機房高度：3－3.5m

機房墻壁：一定厚度的磚墻或混凝土墻，達到對鄰室或室外的防護目的。門窗：合理設置，有合適的鉛當量防護厚度。機房門外安裝醒目的工作指示燈，電離輻射警告標志。2023/9/27174醫(yī)用診斷X線的防護（4）（二）醫(yī)用診斷X線檢查原則：除臨床必須的透視檢查外，盡量采用攝影檢查；在不影響獲得診斷信息的前提下，采用“高電壓、低電流、厚濾過”和小照射野；盡量減少非檢查部位受到有用射線束的照射；注意對輻射敏感部位的防護（性腺、骨髓、乳腺、胎兒等）；盡可能縮短累積曝光時間。2023/9/27175醫(yī)用診斷X線的防護（5）（三）防護設備：0.5mm鉛當量的各種攝影防護措施；每臺X線機配備各種輔助防護用品。如：鉛手套、鉛圍裙、鉛坐椅等；受撿者使用的各種輔助防護用品和固定特殊設備。2023/9/27176醫(yī)用治療X線的防護（1）（一）X線治療機的防護要求：參見《醫(yī)用X射線治療衛(wèi)生防護標準》（GB131－2002）。（二）治療室的防護要求：建筑物底層的一端。治療室不小于24m2。室內不得放置與治療無關的雜物；有用線束照射方向的墻壁按主射線、其余按漏射線和散射線屏蔽要求設計；有觀察治療的設備（監(jiān)控電視或觀察窗）。觀察窗設置在非有用線束方向的墻上。2023/9/27177醫(yī)用治療X線的防護（2）（二）治療室的防護要求：安裝有強制中止輻射的設備。門的設置應避開有用線束的照射。門邊有可供應急開啟門的部件和其他聯(lián)鎖裝置。機房門外安裝醒目的工作指示燈，電離輻射警告標志。良好的通風。2023/9/27178醫(yī)用治療X線的防護（3）（三）治療X線機操作的防護要求：放療工作者必須經(jīng)過放射衛(wèi)生防護培訓，考核合格，持有上崗證；嚴格遵守操作規(guī)程，定期檢查X線機和防護設備；盡量使患者治療部位的受照劑量為臨床治療需要的最小值，最大限度減少不必要的照射；照射治療時，操作人員必須始終監(jiān)視控制臺和患者；深部治療時，除患者外，治療室內不應有其他人員；淺層治療時，必須利用局部屏蔽或距離防護。2023/9/27179醫(yī)用加速器的防護瞬時輻射緩發(fā)輻射醫(yī)用加速器的輻射初級：次級：加速的電子與物質相互作用產(chǎn)生：X、γ線、中子等特點：開機產(chǎn)生，停機消失。是加速器屏蔽、防護和監(jiān)測的主要對象。瞬時輻射與周圍物質相互作用產(chǎn)生的感生放射性特點：停機后依然存在，并隨運行時間而增加。是加速器停機后的維修、常規(guī)調試、換靶等防護重點。對中子加速器，主要針對感生放射性的防護2023/9/27180醫(yī)用加速器的防護（一）醫(yī)用加速器的防護要求：參見《醫(yī)用電子加速器放射衛(wèi)生防護標準》(GB1639－19967)（二）加速器治療室的防護要求：建筑設計必須保證所有受照人員每年劑量當量不超過相應的限值。選址和建筑設計必須符合《放射衛(wèi)生防護標準》（GB4792－84）要求。有用線束直接照射的墻壁按初級輻射、其余按次級輻射屏蔽要求設計。2023/9/27181醫(yī)用加速器的防護（二）加速器治療室的防護要求：X線能量超過10MeV的加速器，應考慮中子放射防護。治療室和控制室間必須安裝監(jiān)控和對講設備。足夠的使用面積（不小于6×7m2）。入口處設置防護門和迷路。門與加速器聯(lián)鎖。治療室外安裝輻射指示燈及輻射危險警告標志。通風換氣達到3－4次/h。2023/9/27182醫(yī)用γ照射遠距離治療的防護（1）治療源：鈷60、銫137及其治療裝置。特點：

輻射活度強、用量大，如果忽視放射防護或違章操作，可能造成重大事故，甚至危及生命。2023/9/27183醫(yī)用γ照射遠距離治療的防護（2）原射線：治療所需的有用射線。直接來自輻射源。輻射場漏射線：沒有被機頭防護材料吸收的除有用射線外的原射線機頭防護材料內產(chǎn)生的散射線散射線：有用射線和漏射線在病人或物體上的反射防護要求：距源屏蔽表面5cm處不大于0.2mGy/h距源1m處不大于0.02mGy/h2023/9/27184（一）醫(yī)用γ照射遠距離治療的防護要求：參見《醫(yī)用γ射束遠距離治療防護與安全標準》（GB1639－19967）（二）治療室的防護要求：足夠的面積。不小于30m2,層高不低于3.5m。設置防護門和迷路。防護門與輻射源聯(lián)鎖。治療室外安裝輻射指示