人類生存發(fā)展與核科學(xué)第五章VIP

1,第5章核技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)的廣泛應(yīng)用,核技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用核技術(shù)在食品衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用核技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用核技術(shù)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用放射性示蹤核分析、檢檢測(cè)實(shí)用舉例,2,核技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,輻射加工：利用電離輻射與物質(zhì)的相互作用，使物質(zhì)的品質(zhì)或性能得以改善或合成新產(chǎn)品的技術(shù)。輻射作用：物理效應(yīng)化學(xué)效應(yīng)生物效應(yīng)廣泛應(yīng)用：輻射改性：聚烯烴材料的輻射交聯(lián)與降解（分子結(jié)構(gòu)改變）電線電纜，熱收縮材料，泡沫塑料表面涂層固化：液體涂料迅速固化成膜技術(shù),3,核技術(shù)在食品衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用,食品的消毒保鮮技術(shù)原理：直接作用或間接作用消滅食物中的微生物或病菌，控制代謝，減少腐敗。特點(diǎn)：殺菌種類廣泛：以食物為載體的病菌：沙氏門菌，大腸桿菌，鏈球菌易于規(guī)?；a(chǎn)不改變外觀和口感，不含添加劑,4,安全性問(wèn)題：國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA),聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO),世界衛(wèi)生組織(WHO)1980年公報(bào)：平均吸收劑量在10kGy以下的輻照食品，無(wú)毒性，也不會(huì)引起營(yíng)養(yǎng)學(xué)和微生物上的任何問(wèn)題。前景：主要障礙來(lái)自消費(fèi)者心理,核技術(shù)在食品衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用,5,核技術(shù)在食品衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用,醫(yī)療衛(wèi)生用品器具的輻照消毒傳統(tǒng)的消毒方法：加熱消毒法：耗能高，消毒不徹底一次性使用醫(yī)療用品：塑料，乳膠等熱敏材料，使用環(huán)氧乙烷氣體的化學(xué)消毒法輻照消毒：優(yōu)點(diǎn)：消毒滅菌徹底，操作簡(jiǎn)便安全現(xiàn)狀：國(guó)外產(chǎn)值250億美元；市場(chǎng)占有率30,6,輻照源與輻照裝置,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，自吸收嚴(yán)重電子加速器：10MeV以下的電子束,7,核技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,輻射育種：利用電離輻射處理作物種子，花粉或植株等材料，誘使遺傳物質(zhì)發(fā)生改變，導(dǎo)致有關(guān)形狀的變異，然后通過(guò)選擇和培育使有益的變異遺傳下去，達(dá)到改良和創(chuàng)新品種的目的。防止和根除害蟲(chóng)化學(xué)殺蟲(chóng)劑的有限性：土壤污染；害蟲(chóng)耐藥原理：輻射不育法導(dǎo)致“以蟲(chóng)滅蟲(chóng)”的生物防治,8,核技術(shù)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用,煙道氣體除硫凈化：電子束技術(shù)處理煙道脫硫脫氮煙道廢氣主要成分：SO2和NOX，在高能電子束作用下，凈化，生成硫酸銨和硝酸銨（農(nóng)業(yè)化肥）100MW媒電廠，副產(chǎn)品化肥的產(chǎn)量：2470kg/h,9,放射性核素的示蹤,示蹤劑(TRACER):一種帶有特殊標(biāo)記的物質(zhì)，當(dāng)它加入到被研究對(duì)象中后，人們可根據(jù)其運(yùn)動(dòng)和變化來(lái)洞悉原來(lái)不易或不能辨認(rèn)的被研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)和變化規(guī)律。,10,放射性示蹤,定義：將可探測(cè)的放射性核素添入化學(xué)、生物或物理系統(tǒng)中，標(biāo)記研究材料，以便追蹤發(fā)生的過(guò)程、運(yùn)行狀況或研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)等的科學(xué)手段。,11,放射性示蹤法的特點(diǎn),靈敏度高可探測(cè)1nCi,10-1410-13g化學(xué)分析只能達(dá)到10-9g測(cè)量簡(jiǎn)便、易分辨不受非放雜質(zhì)干擾，活體研究，體外測(cè)量提供原子、分子水平的研究手段微觀作用機(jī)理、動(dòng)態(tài)變化過(guò)程合乎生理?xiàng)l件不擾亂體內(nèi)生理過(guò)程的平衡狀態(tài)能定量定位：組織器官、細(xì)胞、亞細(xì)胞水平,12,放射性示蹤劑的特性,化學(xué)性質(zhì)完全相同同位素化學(xué)性質(zhì)相同，可正確反映研究對(duì)象在物理、化學(xué)和生物過(guò)程中的性質(zhì)和行為核素的放射特性不改變物質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì),13,放射性示蹤法在生物化學(xué)研究的應(yīng)用,T1/2=14.3天電子能量1.7MeV,舉例：研究植物對(duì)磷肥的吸收過(guò)程31P（穩(wěn)定）,14,核分析與核檢測(cè)技術(shù),定義：核分析方法是利用中子，光子和帶電粒子與物質(zhì)的原子或原子核相互作用，采用核物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)，探測(cè)和研究物質(zhì)的成分和結(jié)構(gòu)的方法。分類：活化分析(ActivationAnalysis)離子束分析(IonBeamAnalysis)核效應(yīng)分析(NuclearEffectAnalysis),15,核分析與核檢測(cè)技術(shù),核分析技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)：靈敏度高準(zhǔn)確度好，誤差小，不破壞樣品的宏觀結(jié)構(gòu)可多元素同時(shí)分析易于自動(dòng)化和原距離控制,16,1核分析特點(diǎn)在近代科學(xué)的發(fā)展中，人們十分重視材料的研究和發(fā)展。許多材料的重要的物理性能和化學(xué)性能與材料中的痕量雜質(zhì)元素、晶體的缺陷和微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。人們發(fā)展了許多物理的和化學(xué)的分析方法，對(duì)元素成分、物質(zhì)結(jié)構(gòu)以及雜質(zhì)濃度體分布和表面層的形貌特征等進(jìn)行測(cè)量和表征。這些分析方法同樣也適用其它領(lǐng)域。核分析方法是其中的一種，它的出現(xiàn)和廣泛的應(yīng)用對(duì)傳統(tǒng)的化學(xué)的、物理的方法是一個(gè)挑戰(zhàn)，具有高靈敏、快速和不破壞樣品等特點(diǎn)，有時(shí)，“非核莫屬”，是一種不可替代的特殊的分析技術(shù)。這是和平利用核科學(xué)和核技術(shù)的重要方面。,17,2什麼是核分析核分析：利用核輻射粒子與物質(zhì)的原子或原子核相互作用，采用核物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)獲得可觀測(cè)信息，分析研究物質(zhì)材料成分和結(jié)構(gòu)的方法。核粒子：中子、射線、粒子、粒子、正電子、質(zhì)子、以及加速器出射的其它粒子。相互作用：主要是電磁作用，以及核力作用。核分析方法大量出現(xiàn)、發(fā)展和廣泛應(yīng)用起始于上世紀(jì)60年代。加速器和反應(yīng)堆等大型儀器設(shè)備從核物理實(shí)驗(yàn)專用設(shè)備“解放”出來(lái)，有條件用于應(yīng)用方面的研究。,18,3核分析分類,1）離子束分析盧瑟福背散射分析溝道技術(shù)分析核反應(yīng)分析質(zhì)子x熒光分析2）活化分析中子活化分析帶電粒子活化分析,3）核效應(yīng)分析穆斯堡爾效應(yīng)分析正電子湮沒(méi)技術(shù)擾動(dòng)角關(guān)聯(lián)核磁共振4）超靈敏質(zhì)譜分析,19,現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的尖兵核分析與核檢測(cè),1何謂核檢測(cè)？利用放射性與核測(cè)量?jī)x器，傳感過(guò)程參量信息，達(dá)到對(duì)過(guò)程的了解和控制。2核檢測(cè)特點(diǎn)高度準(zhǔn)確可靠能在惡劣環(huán)境工作不可替代3應(yīng)用工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化：監(jiān)測(cè)煉鋼質(zhì)量橡膠鋁箔紙張厚度工業(yè)及國(guó)防無(wú)損探傷：檢查噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)煉鋼爐檢查道路表面和里面的密度管道焊接的強(qiáng)度煙霧報(bào)警器等,20,料位測(cè)量：利用射線輻射強(qiáng)度的變化，可測(cè)量密封式的罐裝生產(chǎn)過(guò)程的料位指示，如油罐、化學(xué)溶劑、制酪、釀酒、罐頭、食糖以及礦石、水泥、石灰、煤炭的裝載和運(yùn)輸厚度測(cè)量：利用射線的吸收法及反射法測(cè)量板式材料和不易移動(dòng)的裝置，如鋼鐵、金屬、橡膠、造紙等生產(chǎn)過(guò)程的厚度和均勻度測(cè)量密度測(cè)量：用于工業(yè)、造船、飛機(jī)等大部件探傷，化學(xué)塑料、鹽開(kāi)采、污水等半液態(tài)生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)測(cè)水分濕度測(cè)量：從中子散射法或慢化法探測(cè)H可知水含量，用于鑄造、玻璃、陶瓷、混凝土等化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)及糧食儲(chǔ)藏的水分探測(cè)質(zhì)量測(cè)量：測(cè)量物質(zhì)的特征X射線，確定存在元素的成分及含量，可用與分析合金、礦石、海關(guān)檢測(cè)、刑偵。,21,1）火災(zāi)報(bào)警放射性同位素?zé)熿F報(bào)警器廣泛用于火災(zāi)早期報(bào)警，寒暑晝夜每時(shí)每刻都在監(jiān)視著周圍的煙火動(dòng)靜。避免火災(zāi)救人性命。,22,火災(zāi)報(bào)警器基本構(gòu)造241Am放射源+電離室+電流靈敏電子儀器,+V,電流表,放射源241Am,火災(zāi)報(bào)警器,23,2）海關(guān)緝私檢查,X射線集裝箱檢查系統(tǒng),掃描裝置,控制艙,圖象檢查艙,輻射防護(hù)設(shè)施,X射線源6MeV電子直線加速器100mm鋼板后分辨率1.5mm最大穿透力300mm通過(guò)率25個(gè)40英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱/小時(shí),24,3）完成困難任務(wù),內(nèi)窺檢爬機(jī)管線焊縫管內(nèi)異物鍋爐內(nèi)壁等,工業(yè)無(wú)損探傷機(jī)航天航空造船冶金石油化工高壓容器等,地面濕度測(cè)量?jī)x,25,133Xe-地下管道檢漏,人類生存發(fā)展與核科學(xué),復(fù)習(xí)、總結(jié)及期末考試,27,第1章原子核與放射性,三個(gè)重大發(fā)現(xiàn)原子核的結(jié)構(gòu)放射性衰變3類主要衰變類型的性質(zhì)放射性量度和單位,28,第2章核能利用與核武器,核武器原理及核電原理核武器與核電反應(yīng)堆的相同與不同核武器與核電的原材料核電的安全保障系統(tǒng)核電與能源及環(huán)境,29,第3章電離輻射與健康,粒子與物質(zhì)相互作用過(guò)程輻射產(chǎn)生生物效應(yīng)的機(jī)理天然輻射和人工輻射輻照防護(hù)三原則外輻照和內(nèi)輻照的防護(hù),30,第4章放射診斷治療與核醫(yī)學(xué),診斷技術(shù)治療技術(shù)(刀,X刀)核醫(yī)學(xué)顯像技術(shù)：平面、立體、斷層、動(dòng)態(tài)常用設(shè)備名稱含義與概念（XCT,ECT,SPECT,PET等),31,第5章核技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)的廣泛應(yīng)