人类生存发展与核科学第五章

1,第5章核技术在当今社会的广泛应用,核技术在工业领域的应用核技术在食品卫生领域的应用核技术在农业领域的应用核技术在环境保护领域的应用放射性示踪核分析、检检测实用举例,2,核技术在工业领域的应用,辐射加工：利用电离辐射与物质的相互作用，使物质的品质或性能得以改善或合成新产品的技术。辐射作用：物理效应化学效应生物效应广泛应用：辐射改性：聚烯烃材料的辐射交联与降解（分子结构改变）电线电缆，热收缩材料，泡沫塑料表面涂层固化：液体涂料迅速固化成膜技术,3,核技术在食品卫生领域的应用,食品的消毒保鲜技术原理：直接作用或间接作用消灭食物中的微生物或病菌，控制代谢，减少腐败。特点：杀菌种类广泛：以食物为载体的病菌：沙氏门菌，大肠杆菌，链球菌易于规模化生产不改变外观和口感，不含添加剂,4,安全性问题：国际原子能机构(IAEA),联合国粮农组织(FAO),世界卫生组织(WHO)1980年公报：平均吸收剂量在10kGy以下的辐照食品，无毒性，也不会引起营养学和微生物上的任何问题。前景：主要障碍来自消费者心理,核技术在食品卫生领域的应用,5,核技术在食品卫生领域的应用,医疗卫生用品器具的辐照消毒传统的消毒方法：加热消毒法：耗能高，消毒不彻底一次性使用医疗用品：塑料，乳胶等热敏材料，使用环氧乙烷气体的化学消毒法辐照消毒：优点：消毒灭菌彻底，操作简便安全现状：国外产值250亿美元；市场占有率30,6,辐照源与辐照装置,放射性核素源：60Co：T1/2：5.27年；E:1.17MeV;1.33MeV137Cs:T1/2：30.2年；E:0.6MeV;以CsCl的形式存在，自吸收严重电子加速器：10MeV以下的电子束,7,核技术在农业领域的应用,辐射育种：利用电离辐射处理作物种子，花粉或植株等材料，诱使遗传物质发生改变，导致有关形状的变异，然后通过选择和培育使有益的变异遗传下去，达到改良和创新品种的目的。防止和根除害虫化学杀虫剂的有限性：土壤污染；害虫耐药原理：辐射不育法导致“以虫灭虫”的生物防治,8,核技术在环境保护领域的应用,烟道气体除硫净化：电子束技术处理烟道脱硫脱氮烟道废气主要成分：SO2和NOX，在高能电子束作用下，净化，生成硫酸铵和硝酸铵（农业化肥）100MW媒电厂，副产品化肥的产量：2470kg/h,9,放射性核素的示踪,示踪剂(TRACER):一种带有特殊标记的物质，当它加入到被研究对象中后，人们可根据其运动和变化来洞悉原来不易或不能辨认的被研究对象的运动和变化规律。,10,放射性示踪,定义：将可探测的放射性核素添入化学、生物或物理系统中，标记研究材料，以便追踪发生的过程、运行状况或研究物质结构等的科学手段。,11,放射性示踪法的特点,灵敏度高可探测1nCi,10-1410-13g化学分析只能达到10-9g测量简便、易分辨不受非放杂质干扰，活体研究，体外测量提供原子、分子水平的研究手段微观作用机理、动态变化过程合乎生理条件不扰乱体内生理过程的平衡状态能定量定位：组织器官、细胞、亚细胞水平,12,放射性示踪剂的特性,化学性质完全相同同位素化学性质相同，可正确反映研究对象在物理、化学和生物过程中的性质和行为核素的放射特性不改变物质的物理和化学性质,13,放射性示踪法在生物化学研究的应用,T1/2=14.3天电子能量1.7MeV,举例：研究植物对磷肥的吸收过程31P（稳定）,14,核分析与核检测技术,定义：核分析方法是利用中子，光子和带电粒子与物质的原子或原子核相互作用，采用核物理实验技术，探测和研究物质的成分和结构的方法。分类：活化分析(ActivationAnalysis)离子束分析(IonBeamAnalysis)核效应分析(NuclearEffectAnalysis),15,核分析与核检测技术,核分析技术的优点和特点：灵敏度高准确度好，误差小，不破坏样品的宏观结构可多元素同时分析易于自动化和原距离控制,16,1核分析特点在近代科学的发展中，人们十分重视材料的研究和发展。许多材料的重要的物理性能和化学性能与材料中的痕量杂质元素、晶体的缺陷和微观结构有关。人们发展了许多物理的和化学的分析方法，对元素成分、物质结构以及杂质浓度体分布和表面层的形貌特征等进行测量和表征。这些分析方法同样也适用其它领域。核分析方法是其中的一种，它的出现和广泛的应用对传统的化学的、物理的方法是一个挑战，具有高灵敏、快速和不破坏样品等特点，有时，“非核莫属”，是一种不可替代的特殊的分析技术。这是和平利用核科学和核技术的重要方面。,17,2什麽是核分析核分析：利用核辐射粒子与物质的原子或原子核相互作用，采用核物理实验技术获得可观测信息，分析研究物质材料成分和结构的方法。核粒子：中子、射线、粒子、粒子、正电子、质子、以及加速器出射的其它粒子。相互作用：主要是电磁作用，以及核力作用。核分析方法大量出现、发展和广泛应用起始于上世纪60年代。加速器和反应堆等大型仪器设备从核物理实验专用设备“解放”出来，有条件用于应用方面的研究。,18,3核分析分类,1）离子束分析卢瑟福背散射分析沟道技术分析核反应分析质子x荧光分析2）活化分析中子活化分析带电粒子活化分析,3）核效应分析穆斯堡尔效应分析正电子湮没技术扰动角关联核磁共振4）超灵敏质谱分析,19,现代化工业生产的尖兵核分析与核检测,1何谓核检测？利用放射性与核测量仪器，传感过程参量信息，达到对过程的了解和控制。2核检测特点高度准确可靠能在恶劣环境工作不可替代3应用工业生产自动化：监测炼钢质量橡胶铝箔纸张厚度工业及国防无损探伤：检查喷气发动机炼钢炉检查道路表面和里面的密度管道焊接的强度烟雾报警器等,20,料位测量：利用射线辐射强度的变化，可测量密封式的罐装生产过程的料位指示，如油罐、化学溶剂、制酪、酿酒、罐头、食糖以及矿石、水泥、石灰、煤炭的装载和运输厚度测量：利用射线的吸收法及反射法测量板式材料和不易移动的装置，如钢铁、金属、橡胶、造纸等生产过程的厚度和均匀度测量密度测量：用于工业、造船、飞机等大部件探伤，化学塑料、盐开采、污水等半液态生产过程监测水分湿度测量：从中子散射法或慢化法探测H可知水含量，用于铸造、玻璃、陶瓷、混凝土等化学工业生产及粮食储藏的水分探测质量测量：测量物质的特征X射线，确定存在元素的成分及含量，可用与分析合金、矿石、海关检测、刑侦。,21,1）火灾报警放射性同位素烟雾报警器广泛用于火灾早期报警，寒暑昼夜每时每刻都在监视着周围的烟火动静。避免火灾救人性命。,22,火灾报警器基本构造241Am放射源+电离室+电流灵敏电子仪器,+V,电流表,放射源241Am,火灾报警器,23,2）海关缉私检查,X射线集装箱检查系统,扫描装置,控制舱,图象检查舱,辐射防护设施,X射线源6MeV电子直线加速器100mm钢板后分辨率1.5mm最大穿透力300mm通过率25个40英尺标准集装箱/小时,24,3）完成困难任务,内窥检爬机管线焊缝管内异物锅炉内壁等,工业无损探伤机航天航空造船冶金石油化工高压容器等,地面湿度测量仪,25,133Xe-地下管道检漏,人类生存发展与核科学,复习、总结及期末考试,27,第1章原子核与放射性,三个重大发现原子核的结构放射性衰变3类主要衰变类型的性质放射性量度和单位,28,第2章核能利用与核武器,核武器原理及核电原理核武器与核电反应堆的相同与不同核武器与核电的原材料核电的安全保障系统核电与能源及环境,29,第3章电离辐射与健康,粒子与物质相互作用过程辐射产生生物效应的机理天然辐射和人工辐射辐照防护三原则外辐照和内辐照的防护,30,第4章放射诊断治疗与核医学,诊断技术治疗技术(刀,X刀)核医学显像技术：平面、立体、断层、动态常用设备名称含义与概念（XCT,ECT,SPECT,PET等),31,第5章核技术在当今社会的广泛应