核技术应用与核安全.doc

核技术应用与核安全一 核技术与人类科技进步？1895年 德国物理学家伦琴发现了X射线。 1896年 法国物理学家贝克勒尔发现了放射性。 1898年 居里夫人与居里先生发现新的放射性元素钋。 1902年 居里夫人经过4年的艰苦努力又发现了放射性元素镭。 1905年 爱因斯坦提出质能转换公式。 1914年 英国物理学家卢瑟福通过实验，确定氢原子核是一个正电荷单元，称为质子。 1935年 英国物理学家查得威克发现了中子。 1938年 德国科学家奥托哈恩用中子轰击铀原子核，发现了核裂变现象。 1942年12月2日 美国芝加哥大学成功启动了世界上第一座核反应堆。 1945年8月6日和9日 美国将两颗原子弹先后投在了日本的广岛和长崎。 1957年 苏联建成了世界上第一座核电站-奥布灵斯克核电站。 在1945年之前，人类在能源利用领域只涉及到物理变化和化学变化。二战时，原子弹诞生了。人类开始将核能运用于军事、能源、工业、航天等领域。美国、俄罗斯、英国、法国、中国、日本、以色列等国相继展开对核能应用前景的研究。 核能发电的历史与动力堆的发展历史密切相关。动力堆的发展最初是出于军事需要。1954年，苏联建成世界上第一座装机容量为 5兆瓦(电)的核电站。英、美等国也相继建成各种类型的核电站。到1960年,有5个国家建成20座核电站，装机容量1279兆瓦（电）。由于核浓缩技术的发展，到1966年，核能发电的成本已低于火力发电的成本。核能发电真正迈入实用阶段。1978年全世界22个国家和地区正在运行的30兆瓦（电）以上的核电站反应堆已达200多座,总装机容量已达107776兆瓦（电）。80年代因化石能源短缺日益突出，核能发电的进展更快。到1991年，全世界近30个国家和地区建成的核电机组为423套，总容量为3.275亿千瓦，其发电量占全世界总发电量的约16。世界上第一座核电站苏联奥布宁斯克核电站. 中国大陆的核电起步较晚，80年代才动工兴建核电站。中国自行设计建造的30万千瓦（电）秦山核电站在1991年底投入运行。大亚湾核电站于1987年开工，于1994年全部并网发电。二 核技术在工业中有何作用？（1）核工业本身核工业能利用核能使之转变为电能、热能和机械动力，与有机燃料相比，核燃料具有异常高的热值，单位质量核燃料产生的热量为有机燃料的2.8兆倍。用它作为能源,成品燃料的保存和运输费用很少，因而在选择核电站厂址时不受燃料开采和加工地区的限制，适合于在缺乏有机燃料和水力资源的地区提供能源，也可作为持久航行的远洋船舰的动力。核电站在正常运行情况下释放的有害物质比火电站的少得多，有利于环境保护，是一种清洁的能源。核电技术已经成熟，在一些国家，核电已能在经济上同火电相竞争。由于煤炭和石油储量有限，能供开采利用的时间也是有限的，而利用水力发电，又受水利资源地域上的限制，因此，利用核能发电，已被公认为一种替代能源。到1985年底,在全世界26个国家和地区有374座核电站在运行,总装机容量为249754MW（兆瓦）,约占世界电站总装机容量的15左右。大力发展核能已成为世界能源发展的总趋势。（2）对其他经济部门向国民经济各部门提供多种放射性同位素产品、同位素仪器仪表以及辐射技术等核技术，在辐射加工、食品保鲜、辐射育种、灭菌消毒、医疗诊断、示踪探测、分析测量和科技生产等方面发挥愈来愈大的作用。放射性同位素和核技术应用的投资少、见效快、收益大、能耗低、公害小，经济效益和社会效益显著。在国际上已迅速发展成为新兴的工业，广泛用于国民经济工、农、医、科技等各个领域。核工业的发展需要冶金、化工、机械制造、电子等工业的支持，从而也促进了它们的发展。核工业所要求的耐辐射、耐高温、抗腐蚀、超导体材料将开辟新材料的发展途径。核技术中的活化分析、示踪技术，提供了其他方法所不能解决的研究、分析手段。核工业的发展还促进许多新的科学领域，如辐射化学、放射化学、辐射剂量学、核医学、核电子学等的发展。核工业与国民经济各部门密切相关、相互促进。（3）具体应用 在工业生产中，示踪原子为使用多种高效能的检验方法及生产过程自动控制的方法提供了可能性，解决了不少技术上和理论上的问题。下面列举几种主要应用。 确定扩散速度 金属间扩散的速度随温度而变。如用电镀的方法将Ag、 Cu或 Zn沉积在另一种金属片的表面上,在特定温度中处理一定时间后,再从该金属片依序切下许多薄层，用探测仪器或放射自显影法测定每层的放射性，便可确定银、铜或锌在上述金属片内扩散的速度，以及温度对各种金属穿透深度的影响。 测定机械磨损 用中子照射使易磨损部位的材料活化，通过测定磨下的碎屑的放射性，即可测定磨损量。 测定流体流速 某一时刻在流管上端某处注入少量示踪剂，在流管下端另一处测定示踪剂的到达时间，再根据两处的距离即可测定流体的流速。如测定石油在输油管中的流速等。 合金结构分析 在一定比例的镍、铬、钨混合物中，加入少量放射性W,经熔炼后，将合金表面磨光，上面覆盖底片，进行放射自显影。所得图谱显示，钨在合金中分布成树枝状的斑纹。用这种方法，可以研究金属在不同冶炼过程中的结构变化。三 生物科学中同位素示踪作用同位素示踪所利用的放射性核素及它们的化合物，与自然界存在的相应普通元素及其化合物之间的化学性质和生物学性质是相同的，只是具有不同的核物理性质。因此，就可以用同位素作为一种标记，制成含有同位素的标记化合物代替相应的非标记化合物。利用放射性同位素不断地放出特征射线的核物理性质，就可以用核 同位素示踪探测器随时追踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等，稳定性同位素虽然不释放射线，但可以利用它与普通相应同位素的质量之差，通过质谱仪，气相层析仪，核磁共振等质量分析仪器来测定。四 同位素示踪在水文地质科学中的应用？（1）水文循环示踪：全球大气降水关系、冷凝、降水与大气降水线（2）地下水：温带气候区地下水的补给、干旱地区的补给、与河流相连的含水层的补给、流域研究中的过程线分割、地下水混合（3）碳循环示踪：地下水中碳的演化、碳酸盐地球化学、碳酸盐系统中的碳-13、溶解的有机碳、地下水中的甲烷、碳酸盐的同位素组成（4）硫酸盐、硫化物与硫循环（5）业流域氮的循环（6）地下水：地下水的“年龄”、氚法地下水测年、现代地下水检测、古地下水测年（7）水-岩相互作用：低温水-岩相互作用、水和岩石中的锶同位素、气-水反应同位素交换、高pH值地下水与水泥反应效应五 核技术对人类医学有哪些贡献？（1）诊断疾病在医学上，同位素示踪主要用于诊断疾病。例如，利用同位素示踪剂被稀释的原理测定水容量、血容量；利用示踪剂移动及其速度测定血流量、肾功能、心脏功能、血栓形成、消化道失血；利用组织器官摄取示踪剂的数量检查甲状腺功能、发现肿瘤;利用示踪剂在组织器官的分布获得脏器影像、胎盘定位;利用示踪剂同相应被测物质对某一试剂竞争结合的原理或体内元素被粒子、光子等活化的原理测定体内或血、尿等标本中的微量成分；利用示踪剂在体内被代谢的程度或速度测定胃肠道吸收、肝功能、红细胞生成及其寿命。（2）辐射消毒放射性同位素钴60，因为它会放射出一种伽玛射线，目前已广泛用于医疗器械的消毒过程。1956年，美国一医疗器材公司用电子加速器的电子束对外科手术用的羊肠缝合线进行辐射消毒获得良好效果。70年代以来，塑料等