核技术在当今社会的广泛应用

• 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
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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
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
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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
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放射性示踪法的特点
• 灵敏度高 可探测<1 nCi, 10-1410-13 g 化学分析只能达到10-9 g
• 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
• 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)
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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
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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
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放射性示踪法在生物化学研究的应用
举例：研究植物对磷肥的吸收过程 31P （稳定）
32P32S  e 
T1/2=14.3天 电子能量1.7 MeV

地面湿度测量仪

工业无损探伤机
航天航空 造船 冶金 石油 2化4 工 高压容器 等

133Xe-地下管道检漏
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人类生存发展与核科学
复习、总结及期末考试

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
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第2章 核能利用与核武器
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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
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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。
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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。
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关于期末考试的说明
• 考试时间：2009年11月22日（星期一） 19：00 – 20:30
• 考试地点： 3-404教室 • 考试方式：开卷 • 试题类型：问答题 • 比重：70分
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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
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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。
• 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
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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
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第4章 放射诊断治疗与核医学
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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。
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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。
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2关0 检测、刑侦。

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。
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火灾报警器基本构造 241Am  放射源 + 电离室 + 电流灵敏电子仪器
• 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。
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3 核分析分类
+V

火灾报警器



电

流

表

 放射源

241Am

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2） 海关缉私检查 X射线集装箱检查系统
X射线源 6 MeV 电子直线加速器 100 mm 钢板后 分辨率 1.5 mm 最大穿透力 300 mm 通过率 25个40 英尺标准集装箱/小时
辐射防护设施

图象检查舱

控制舱

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扫描装置

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
• 前景：
主要障碍来自消费者心理
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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％5
• 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
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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。
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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(Activation Analysis) 离子束分析(Ion Beam Analysis) 核效应分析(Nuclear Effect Analysis)
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
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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百度文库，传感过程参量信息，达到对过程
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
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核技术在食品卫生领域的应用
• 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。

辐照源与辐照装置
• 放射性核素源： 60Co：T1/2：5.27年； Eγ:1.17MeV; 1.33MeV 137Cs: T1/2：30.2年； Eγ: 0.6 MeV; 以CsCl的形式存在，自吸收严重
• 电子加速器： 10MeV以下的电子束
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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。