核技术应用浅谈.doc

核技术应用浅谈 姓名： 陈祥 学号： 201226910901 班级： 材料1204 评阅教师： 刘伍率 提交时间： 2014-4-10 核 技 术 的 应 用工业、农业、医学 摘要：核技术是建立在核科学基础之上的一门现代技术,因而泛称核科学技术。核科学技术作为现代化科学技术的组成部分,其渊源可以追溯到1896年天然放射性的发现,至今已有100多年的历史。带电粒子加速器的发现与核反应堆的建造为核科学技术的发展,奠定了雄厚的物质基础。第二次世界大战期间核科学技术在军事领域的突破,体现了核科学技术发展的时代特征,即技术的科学化与科学的技术化。世界第一颗原子弹的爆炸显示了核能释放的巨大威力,开创了本世纪现代科学技术定向发展的新格局,即动用国家一级的权威,动员全社会的力量,精心规划布署,全力推进科学、技术、工程、产业、经济的一体化。关键词:核技术 核辐射 同位素示踪技术 放射性核素 射线 粒子束正文：核科学与核技术在二十世纪取得了辉煌的成就。目前仍然是现代科学中的一个非常重要的前沿领域，保持着旺盛的生命力，不仅具有重大的科学意义，而且在高新技术及交叉学科领域的研究中起着重要作用。当前核科学与核技术发展的特点体现为：一方面对物质层次结构、宇宙起源等的探索不断深入，另一方面在能源、人口与健康、环境、信息、材料、农业、国家安全等领域以及多种学科的基础研究中的应用日益广泛。一、核技术在工业方面的应用1.1辐射加工：即利用射线和加速器产生的电子束辐照被加工物体，使其品质或性能得以改善的过程。辐射加工可以获得优质的化工材料，储存和保鲜食品，消毒医疗器材，处理环境污染物等,是20世纪70年代的一门新技术,也称辐射工艺。目前在高分子材料辐射改，性、食品辐照保藏、卫生医疗用品的辐射消毒等方面，已有一些国家实现了工业化和商业化。辐射加工技术的特点：辐照过程不受温度影响，可以在低温下或室温下进行，因此辐照对象可以是气态、液态或固态；射线或能量高的电子束穿透力强，可均匀深入到物体内部，因此可以在已包装或封装的情况下进行加工处理；容易控制，适于连续操作；不必加其他化学试剂和催化剂，保证产品纯度；反应速率快，形成高效生产线。1.2辐射聚合：应用高能电离射线(射线、射线、射线、x射线、电子束)辐射单体生成离子或自由基，形成活性中心而发生的聚合反应。聚合反应是由自由基、正离子或负离子引发，取决于单体和反应条件，大多数由辐射分解引发的聚合反应都属于自由基聚合。辐射聚合的特点是液相、气相和固相均可进行。除乙烯类单体外，三恶烷、-丙内酯等环状化合物也可进行辐射聚合。它与普通单体聚合方法的主要差异在于引发方式不同；反应链一经开始，随后的链增殖，链终结就与普通聚合方法没有什么区别了。烯类单体或某些环状单体在高能射线作用下进行的聚合反应。辐射聚合所得的高分子具有较高的纯度，没有化学引发剂遗留的残渣；聚合反应可以在低温和固相下进行，且较易控制；射线能量高，可以使难以聚合的单体发生聚合；但因辐射作用无选择性，会使反应比较复杂。1.3辐射降解：聚合物的辐射降解是聚合物在电离作用下主链断裂、分子量降低，结果使聚合物在溶剂中的溶解度增加，而相应的热稳定性、机械性能降低。聚合物辐射降解无规律降解，主链断裂呈无规分布。主链的每一断裂都形成较小的非均等的大分子，导致平均分子量的减少和分子量分布的变化。与一般v热t降解反应不同，很少出现端基断裂和单体分子的生成。 与紫外线类似，电离辐射也不具有选择性吸收的特点。在辐射路径上，射线的吸收是电子密度的函数。任何射线撞击原子并传递能量之后，可能会形成自由基，然后发生后续反应，如氧化反应和连锁反应，并且反应可能会以与紫外线辐射作用后相同的形式进行下去。2、 核技术在农业上的应用核技术在农业中的应用主要有同位素示踪技术与核辐射技术两个方面。同位素示踪技术的应用，是直接将作为示踪剂的示踪原子的核素，利用其易于探测的核物理性质和同位素的物理、化学性质相同的原理，建立同位素示踪法和同位素分析法，将该方法作为研究工具或实验手段，应用于农业科学中的作物营养生理、土壤肥料、环境保护、植物保护和畜牧兽医等各个方面。核辐射技术的应用，则是将放射性核素作为辐射源，利用射线对物质作用产生的物理效应、化学效应和生物效应，对生命物质进行改造，创造新的生物资源。核辐射技术在农业科学中主要应用于作物品种改良、害虫防治、食品贮藏保鲜和辐照刺激生物生长等各个方面。1.1核技术农业应用的主要领域：（1）、土壤和水分管理及植物营养；（2）、食品和环境保护；（3）、植物育种和遗传；（4）、动物生产和健康；（5）、利用昆虫不育技术防治害虫。1.2同位素示踪技术：同位素示踪技术作为生命科学领域获取信息的重要手段之一，被认为是继显微镜之后，生命科学工作者的又一强有力的工具。同位素示踪技术在农业上的应用，解决了农业生产中的土壤、肥料、植物保护、动植物营养代谢及放射免疫等技术关键问题。它对揭示农牧渔业生产规律，改进传统栽培养殖技术，具有重要作用。示踪技术应用类型：（1）利用同位素具有相同的化学性质，研究物质被生物体吸收、运转等代谢过程。（2）利用示踪与被追踪物质的物理混合，达到示踪的目的。（化学性质不同，但可以物理混合）。例如：研究飞机喷洒农药效果，用51Cr2O3研究饲料被鱼利用情况。（3）放射性物质加到被追踪生物体上，研究该生物体的运动规律等。例如：昆虫的迁飞、越冬等。（4）分子生物学中的应用。例如：分子生物学与示踪技术、核酸和蛋白质标记、DNA测序、核酸分子杂交。（5）农业生态环境中的应用（发展持续农业）。例如：研究对营养元素、有毒有害元素在土壤水大气生物中的迁移、转换、累积规律以及土壤的侵蚀、污染历史等方面；评价、监测、预防和调控农业生态环境污染和整治水土流失等问题；利用同位素示踪技术与农艺技术相结合，提高肥料、水分利用率，提高土地生产力及其持续利用，研究作物高产优质高效综合栽培工程体系和作物育种与生物工程中的分子机理，发展持续农业。1.3食品辐射保鲜技术：随着社会生产的发展，人类贮藏食品的方法不断改进，从自然干燥发展、胶水、冷冻与药物处理等贮藏技术。继这些传统贮藏方法之后发展起来的一种新的、独特的食品辐射贮藏方法。食品的辐射贮藏，就是利用电离辐射辐照各种食品，进行杀菌、杀虫，抑制发芽和延迟成熟等，以实现保鲜贮藏、减少损失、改善品质和延长贮藏期。食品在射线作用下吸收的剂量不同，发生的变化也不相同。吸收剂量的大小对杀虫、灭菌、抑制生长发育和新陈代谢的作用有直接的影响，关系到辐射保鲜的效果。所以，必须正确的测量被照食品所吸收的剂量。1.4植物育种和遗传：据不完全统计，我国利用辐射诱变或与相关技术相结合，在40余种植物上累计育成品种630余个，超过世界各国辐射诱变育成品种总数(2252个)的14，年种植面积超过900万hm2以上，约占我国各类作物种植面积的10，每年为国家增产粮棉油33亿40亿kg。辐照育种分为外照射和内照射两种，外照射指被照射的植物接受来自外部的射线源、射线源或中子源等辐射源辐照,这种方法简便安全,可进行大量处理。内照射指将放射性物质(如32P、35S等)引入植物体内进行辐照，此法容易造成污染，需要防护条件，而且被吸收的剂量也难以精确测定。干种子因便于大量处理和便于运输、贮藏，用于辐照最为简便。3、 核技术在医学方面的应用 射线和粒子束技术在医学中主要有两个方面的应用:一个是核医学成像,另一个是肿瘤的放射治疗。 核医学成像技术包括单光子发射断层成像(SPECT)和正电子断层成像(PET)。根据统计学方法的研究结果,SPECT可以比X2CT提前3个月诊断出癌症,PET一般比SPECT还要早3个月诊断出癌症。核医学成像技术不同于X射线断层成像(CT)、磁共振成像(MRI)和超声波成像,在显像之前必须注射相应的放射性药物作为显像剂,其影像反映的是显像剂及其代谢产物的时间和空间分布。核医学成像技术是目前惟一能在体外获得活体中发生的生物化学反应、器官的生理学和病理学变化以及细胞活动信息的方法,可为疾病诊断提供分子水平的信息。在分子水平实现人体成像已成为当前发展的新热点。从医学成像的角度看,如何更好地在三维空间内实时地显示人体内部发生的病变在今天仍然具有挑战性。当前的任务是要进一步提高图像数据的采集速度、图像的空间分辨率和对比度。例如,消除影像和剂量计算中的噪声以及由这些噪声引起的伪影,提高图像质量和治疗时的定位误差。SPECT和PET成像的优点是特异性好,能够用于早期诊断;其缺点是空间分辨率差,病理和周围组织的相互关系很难准确定位。把核医学成像叠加在诸如X2CT成像、MRI高分辨率结构图像上进行定位是目前比较流行的方法。故图像的配准、分割和融合在医学成像中的应用是这个领域内一个重要的方面。 肿瘤的放射治疗是目前肿瘤临床治疗的三大技术之一。目前的放疗技术从使用的射线束 看,可分为低LET放疗和高LET放疗。前者包括X2射线、2射线以及质子放疗,后者则包括中子和重离子放疗。放疗的主要装置是粒子加速器和60 Co源。放疗的一个重要问题是如何在准确地杀死癌细胞的同时,保护正常组织不受或者少受伤害。对于形状不规则的 肿瘤,如神经胶质瘤,硼中子俘获治疗(BNCT)可达到较好的效果。放疗物理在世界当前的发展方向是发展用于放疗的各种新的装置,使得这些装置能够在临床上实现对肿瘤病人的实形调强放疗(IMRT),其中最为突出的是电子直线加速器和螺旋CT结合形成的断层放疗(Tomo2therapy)技术。为了保证放疗的治疗质量,保护病人的安全,加强对放疗设备的质量控制是一 个重要发展趋势。同时,发展放疗计划软件、利用医学影像对治疗情况进行监督、在放疗后对病人接受的剂量场分布进行重建并和治疗计划进行比较等工作都是十分重要的。结语：在过去的近半个世纪中所取得的巨大成就，证明了核技术在解决某些重要工业，农业，医学等问题方面具有其独特优势。可以预见核技术与其他技术相结合，在解决一些威胁国家可持续发展的重要问题上将得到日益广泛的应用。对新技术的渴求与市场的高利润导向将促进核技术的快速发展。中国和平利用核