核技术及其应用的发展
核能的发展和应用
核能的发展和应用一、引言核能是一种强大的能源，可以在广泛的应用领域中发挥作用，包括发电、医学和科学研究等。
在本文中，我们将探讨核能的发展历程以及当前的应用状况，重点介绍核能在能源领域中的应用。
二、核能的发展历程核能最早是在20世纪30年代发现的。
1932年，英国物理学家詹姆斯·查德威克首次发现了核裂变。
在接下来的几十年间，科学家们在核能方面快速取得了突破性进展。
他们开发出了核反应堆，以及用于研究和治疗疾病的核医学技术。
1954年，世界上第一个商业核反应堆——苏联的奥布宁斯克核发电站投入运行。
随着核电站的建设和核医学技术的应用，核能开始成为能源领域的一个重要组成部分。
在过去几十年中，核能发电技术得到了广泛的应用。
许多国家都在大力推进核电计划，以满足国内能源需求。
例如，法国是世界上使用核能发电最多的国家之一，核能发电占法国电力总生产的三分之二。
三、核能在能源领域的应用1. 核电发电核能是一种清洁能源，不产生排放物和温室气体，能够在一定程度上解决能源短缺问题。
核电站可以在较小的占地面积内产生大量的电能，使其成为城市和工业设施的理想选择。
核电可以为发电网络提供稳定、可靠的电源。
核电站的寿命可达40年以上，而且运行成本相对较低，这使它在全球范围内得到了广泛的应用。
2. 核医学核医学技术可以用于诊断和治疗多种疾病。
核医学技术是基于放射性同位素的，可以通过病人体内注射或口服的放射性药物来诊断和治疗疾病。
例如，放射性同位素碘可以用于治疗甲状腺癌，而放射性同位素技术可以用于扫描骨骼、器官和组织。
3. 氢能源核反应产生大量的热能，可以用来生产氢能源。
氢能源是一种使用普遍，更清洁的能源，在未来几十年的能源领域中可能会扮演重要的角色。
四、核能发展的挑战核能的发展虽然有许多优点，但也面临着许多挑战。
核电站的建设成本高，且不可避免地与一些与之相关的风险和安全问题相关联。
核医学技术的使用也面临安全和环境问题。
一些患者可能对放射性药物产生过敏反应，而且放射性药物在排泄后可能会对环境产生负面影响。
新型核能技术的应用和发展
新型核能技术的应用和发展随着全球经济快速发展，能源需求急剧增长。
传统能源逐渐被挤压，新型能源技术的应用成为解决能源危机的重要途径。
核能技术是一种成熟的清洁能源，但它仍然面临着安全风险和核废料处理问题。
在这种背景下，新型核能技术的应用和发展备受瞩目。
一、新型核能技术的概述新型核能技术是指与传统核能技术相对应的具有新理念、新原理和新特性的核能技术，包括高温气冷反应堆，液态燃料反应堆，钙基反应堆，超重元素燃料堆等。
相对于传统核能技术，新型核能技术有更高的安全性、更高的热效率、更少的核废料、更长的使用寿命、更小的核扩散风险等特点。
二、新型核能技术的应用1、应用于电力生产新型核能技术可应用于电力生产，在保证安全性的前提下实现绿色低碳发展。
目前，世界上已有多个国家采用新型核能技术来解决能源危机。
2、应用于航空航天新型核能技术还可应用于航空航天领域，例如利用核推进器和核动力系统提高航空航天器的速度和效率。
这将极大地拓展空间探索领域，加快航天技术的发展。
3、应用于医疗新型核能技术还可应用于医疗领域。
例如使用核技术进行医学影像诊断，核素治疗等。
三、新型核能技术的发展1、技术创新新型核能技术的一大特点是技术创新。
通过技术创新，可以提高核能技术的安全性、保证核废料的处理和贮存等。
目前，很多国家和企业都在加大新型核能技术的研发力度，加速技术创新。
2、发展策略新型核能技术的发展需要政策和资金的支持。
政府和企业可以采取多种形式来推动新型核能技术的发展，例如提供资金支持、优惠税收政策、招商引资等。
3、国际合作新型核能技术是一个国际性问题。
不同国家都在推进新型核能技术的研究和应用。
为了更好地解决核能问题，国际合作是必须的。
不同国家可以分享科技资源，协作研究，共同推进新型核能技术的应用和发展。
结语新型核能技术的应用和发展是解决能源危机和环境问题的重要途径。
在推进新型核能技术的同时，我们也需要关注核能技术的安全性和社会接受度问题。
核能技术的发展与应用前景
核能技术的发展与应用前景核能技术一直以来都备受关注，作为一种高效的清洁能源，其在解决能源需求和环境保护方面具有重要意义。
随着科技的不断发展和创新，核能技术得到了更为广泛的应用，并取得了显著的进展。
本文将就核能技术的发展以及应用前景进行探讨和分析。
首先，核能技术的发展历程值得关注。
20世纪40年代，人类首次开发出了原子弹，开辟了核能技术的新篇章。
此后，人们开始研发核能电站，用以生产电能。
最初的核能电站采用核裂变技术，通过控制核反应堆中铀或钚等重元素的核裂变反应来释放能量。
然而，核裂变反应产生的高能中子容易激发出放射性同位素，导致废料产生和处理困难，同时还存在核材料（如铀和钚）的非扩散问题，因此人们开始在这一领域不断寻求新的突破。
随着科技的进步，核聚变技术成为了一个备受关注的研究方向。
核聚变是一种通过将轻元素聚合成重元素，释放巨大能量的过程。
与核裂变不同的是，核聚变只需要海水中充足的氘核燃料，而且产生的废料也相对较少，具有更高的安全性和可持续性。
目前，国际上正在建设ITER（国际热核聚变实验堆）项目，旨在实现聚变能量的可控释放，为未来的商业化应用奠定基础。
在核能技术的应用方面，除了电力生产外，还涉及到多个领域。
核技术在医学诊断、治疗和生物研究中起着重要作用。
例如，核技术可以用于放射性同位素故障诊断、肿瘤治疗和遗传研究等。
此外，核能技术还可以应用于工业领域，例如辐射材料检测、辐射灭菌和食品辐照等。
这些应用不仅推动了医学和工业的发展，还为各行各业提供了更多的技术手段。
然而，核能技术的发展也面临一些挑战和争议。
首先，核能技术的安全问题一直备受关注。
核反应堆的运行和废料处理需要严格的控制和管理，以确保核能的合理应用和环境安全。
此外，核能技术的非扩散问题也是一个全球性的挑战。
由于核能技术涉及到核材料的生产和管理，因此如何防止核材料的非法获取和使用一直是国际社会共同关心的问题。
在这方面，国际社会需要加强合作，制定更加严格的法律和条约，以确保核能技术的安全和稳定应用。
核电技术的应用及发展趋势
核电技术的应用及发展趋势一、核电技术的概述核电技术，又称为核能技术，是利用核反应产生热能，然后将其转化为电能的一种能源开发技术。
具体而言，是通过加热生产蒸汽，然后利用蒸汽推动涡轮发电机，最终产生电能。
由于核反应本身的能量密度非常高，因此，核电技术是目前最为高效的电力生产方式之一。
二、核电技术的应用核电技术的应用主要集中在四个方面：发电、航天、医疗及军事。
1. 发电核电站是核电技术最为重要的应用领域，通过核反应直接驱动涡轮发电机，产生电能。
核能源的使用效率高，具有能源密度高、安全性高、环保低碳等优势，被广泛应用于发电领域。
目前，全球一共有450个核电站，总装机容量为400吉瓦左右，占全球总发电量的10%左右。
2. 航天核电技术在航天领域也发挥着重要的作用。
在长时间的航天任务中，传统的电池供电对于飞行器能源储存的需求是远远不够的。
而核电技术则可以提供稳定、连续的能源供应。
美国已经于1961年采用了核电池技术成功地将SNAP-10A卫星送入轨道。
3. 医疗核医学是一种通过利用放射性同位素的不同特性对人体组织进行成像和治疗的医学技术。
核电技术的应用使得医学诊断更加精准化和自动化，防止了医疗过程中人为失误的发生。
此外，核电技术在癌症治疗等方面也具有巨大潜力。
4. 军事核武器是将核能技术发挥到极致的典型例子。
核能透过聚变和裂变，释放出极为巨大的能量，可以在瞬间将一切化为灰烬。
然而，随着核武器对于人类带来的可怕后果越来越清晰，国际上基本上已经禁止了核爆炸的试验，热核融合也成为了目前国际上探索的重要方向。
三、核电技术的发展趋势核电技术的发展趋势主要集中在以下几个方向：1. 安全性核电污染是核电技术发展面临的主要障碍之一。
由于核反应本身具有不可控性和危险性，因此如何保证反应过程中的安全性，是核电技术未来需要解决的重要问题之一。
事实上，在过去的几十年中，全球范围内发生的核电事故已经引起了人们对核能源的警惕和担忧。
因此，未来核电技术的发展趋势应该是以安全性优先的模式。
核电站和核电技术的发展与应用
核电站和核电技术的发展与应用随着人口增长和经济发展，能源需求不断增长，核能作为一种可再生和清洁的能源形式，得到了越来越广泛的应用。
自20世纪50年代以来，核电技术一直在不断发展，目前全球已有439个商用核电机组，共计约400万兆瓦的装机容量，在满足能源需求方面发挥着不可替代的作用。
核能在能源结构中的地位越来越重要。
世界能源企业组织数据显示，2019年全球核电装机达403.6亿千瓦，核能产电占全球原始电力产量的10.5%。
与此同时，核电站在全球各地建设、运营、拓展和关闭，也成为全球注意力关注的焦点之一。
因此，核电站和核电技术的发展与应用成为了各界人士关注的话题。
核电站是采用核反应来产生电能的设施，它是由核反应堆、电力转换系统及相应的安全控制系统等部件组成的。
核反应堆是核电站的核心，是通过核裂变或核聚变反应释放出大量热能，通过蒸汽发电机发电的核电站重要组成部分。
核电站的建设可能涉及高昂的投资和长时间的建设周期，此外，核电站周边社区对于安全性和环境的担忧也限制了核电站的建设。
核电技术则是指涉及核反应堆设计、燃料研制、辐射防护、核废物处理和核设施安全等众多领域的技术体系。
随着核能的应用范围不断扩大，核电技术也不断发展。
例如，为应对能源危机和全球气候变化，现在研究的第四代反应堆有望实现核燃料循环利用、核安全性和耐久性同时满足能源需求。
此外，核电燃料也正在改进，燃料的高效性、安全性和降低核废物产生成为新的研究方向。
在核电技术应用领域，不仅仅只有发电领域。
其他应用还包括核医学、核光谱学、核化学、同位素标记等等。
核医学是利用放射性核素的放射性在诊断疾病方面得到了广泛应用。
例如，现在的医学诊断和治疗工具中常使用的PET扫描和SPECT扫描都是采用核反应产生放射性核素的技术来实现的。
核电技术的应用不仅具有高效和节能的优点，而且对环境的影响也相当小。
相较于化石燃料，核能的能量密度更高，可以更加高效地利用能源，而且几乎不排放任何温室气体或污染物，这使得核能成为减少全球二氧化碳排放的有力工具之一。
核电技术的发展与应用
核电技术的发展与应用核电技术被认为是当今世界上最为有效的清洁能源之一。
它既不会产生二氧化碳等温室气体，也不会排放污染物，同时还能够大幅度减少石油和煤等不可再生能源的使用。
虽然核电技术的安全性备受争议，但是随着科技的进步，它已经成为了世界上许多国家的主要能源来源之一。
在本篇文章中，我们将探讨核电技术的历史与现状，以及未来可能的发展与应用。
一、核电技术的历史核电技术最初被发明是在20世纪50年代初期。
在那个时候，研究人员发现，通过核裂变反应可以产生大量的热能，并将其用于发电。
1954年，苏联首次建成了一座核电站，接下来几年内，美国也相继开发了自己的核电技术。
在20世纪60年代，核电技术开始得到广泛的应用，特别是在欧洲。
此后，全球范围内建造了很多核电站，许多国家的电力供应量都取决于核电站的产能。
二、核电技术的现状目前，全球共建有449座核电站，总出力量达到了391,398兆瓦。
这些核电站分布于30个国家，其中法国是世界上最大的核电站使用国。
事实上，法国的核电站已经覆盖了该国80%的电力需求。
其他的核电国家包括中国、俄罗斯、美国、日本、印度等等，它们也是世界上最富有经验和技术的核电国家。
尽管核电技术受到了一些质疑，但是越来越多的国家仍然在继续使用它。
其中一个主要原因就是核电技术作为一种清洁能源，对环境没有负面影响。
相比之下，化石燃料的燃烧会产生二氧化碳等温室气体，对环境的污染影响巨大。
因此，一些政府和机构正在加大对核电技术的投资和支持力度以满足电力需求的增长。
三、核电技术的发展随着科技的不断进步，核电技术也在不断发展。
最新的核电站通常采用第三代反应堆技术，称为AP1000。
这种技术相比传统的核反应堆更加安全可靠，同时还可以将废物和辐射事故的风险降到最低。
此外，新的核电站也在改善核燃料使用效率，使得该技术更为高效可持续。
未来可能出现的进步包括第四代核反应堆技术，会在技术上更进一步，同时在环境和卫生等方面取得更大的优势。
核能技术及其应用前景分析
核能技术及其应用前景分析一、前言核能技术作为一种高效、清洁的能源形式在近年来备受关注。
它可以为人类提供大量的能源，并且减少了对环境的污染。
本文将对核能技术及其应用前景进行分析，探讨核能技术在现代的应用形式和未来的发展方向。
二、核能技术的基本原理核能技术的基本原理是核反应。
核反应是核能技术的核心，它通过核分裂或核聚变的方式释放出能量。
核反应的产物有放射性物质，因此在核反应过程中需要采取相应的安全防护措施。
（一）核分裂核分裂是指在中子作用下，原子核被劈成两个不同大小的核，同时释放出大量的能量。
核分裂产生的能量可以用于发电、医疗和科学研究等领域。
核分裂所产生的危险物质需要采取相应的防护措施。
（二）核聚变核聚变是将两个轻核（如氢原子核）合并成更重的核，同时释放出大量的能量的过程。
核聚变所产生的能量比核分裂更高，但需要更高的温度和压力。
核聚变可以用于发电、核燃料及氢能源等领域的应用。
三、核能技术的应用形式核能技术的应用形式可以分为核能发电和核科技应用两大类。
（一）核能发电核能发电是利用核能产生蒸汽驱动轮机转动电力机组，最终将热能转化为电能。
核能发电具有高效、低碳、不受天气影响等特点，是当今世界上主要的清洁能源之一。
现代核能发电主要分为两种形式，一种是核裂变发电，另一种是核聚变发电。
（二）核科技应用核科技应用主要涉及到医学、工业、农业和环保等领域。
例如，核医学在肿瘤治疗、体检和疾病诊断等方面有着广泛的应用；核工业可以用于食品辐照、材料改性和辐射杀菌等；核农业可用于新品种培育和育种技术的开发；核环保是利用核能技术解决海水淡化、空气污染和垃圾处理的有效方案。
四、核能技术的应用前景核能技术的应用前景主要以发电领域为主。
目前，全球正在推进核电技术的发展，并且核电的产业链也在不断完善。
未来，核能技术将有望逐步往聚变领域转型，聚变技术的发展将带来更清洁、更高效的核能。
（一）核能发电核能发电是目前应用最为广泛的核能技术，未来仍将是清洁能源的主要来源之一。
原子核技术的发展及其应用前景
原子核技术的发展及其应用前景随着科技的不断发展，原子核技术已成为当今世界科学技术中最为重要的一支。
原子核技术是指对原子核的研究及相关应用的技术，它的发展让我们的生活越来越便利，也为人类社会带来了更多的可能性。
本文将主要探讨原子核技术的发展及其应用前景。
一、原子核技术的发展历史原子核技术的历史可以追溯到19世纪末，当时放射性元素的发现让人们逐渐认识到原子核的重要性。
20世纪初，人们开始研究原子核的成分和性质，并试图利用原子核进行能量转换。
1929年，英国物理学家Chadwick首次发现了中子，开创了核反应和裂变的研究，打开了原子核技术的大门。
20世纪40年代初，原子弹的成功爆炸标志着原子核技术从实验室研究走向了人类历史的舞台。
二、原子核技术的应用1、医疗领域原子核技术在医疗领域的应用最为广泛。
核医学以放射性同位素为探针，通过一系列技术手段对人体进行图像化检测，早期确诊和治疗疾病。
核磁共振、X光透视、放射性药物及治疗等领域的发展，使得医学诊断和治疗更加精准和有效。
2、环境和农业领域利用放射性同位素对污染源进行追踪定位，对水源、空气、土壤等进行监测，以及对食品生产过程中安全性的评估。
透过原子核技术可以在农业领域中，改进存放食物的方式、使植物生产更加高效、改良种子并强化动物胚胎发育。
3、工业领域原子核技术在工业领域同样有着广泛的应用，可以用于石油和煤制氢、钨丝和合金制造、设备的无损检测、高速列车和飞机的资源管理等方向。
三、原子核技术的发展趋势原子核技术的发展趋势你无可避免的和现有的科技和社会趋势彼此糅合。
通信、信息、能源、交通、生命科学等多个领域都在利用原子核技术来满足未来社会的诉求。
1、新能源开发世界能源总需求在未来仍将继续增长，只有通过新的能源利用方式才能有效解决能源危机。
核融合产生的能源是最为清洁和可持续的能源之一，因此，人类投入了大量精力和经费来研究核聚变技术。
目前国内外已经在建的以及规划中的核聚变实验室，将会为人类寻找新的能源解决方案，提供良好的实验平台。
核能技术的发展与应用前景
核能技术的发展与应用前景随着人类社会的发展和科技的进步，能源已经成为日益紧迫的问题。
面对不断增长的能源需求和渐少的自然资源，寻找新的能源供应方式成为了全球性难题。
在这样的背景下，核能技术成为了备受关注的话题。
核能技术的发展将对未来的能源供应和环境保护产生重要的影响，这里将对核能技术的发展与应用前景进行分析。
一、核能技术的发展历程核能技术最初被用于核武器的制造，但随着科技的进步，核能技术被逐步应用于电力、医学、工业等领域。
自20世纪50年代开始，核电站逐渐普及，成为了一种重要的电力供应方式。
核电技术相对于传统的火力电站和水力电站来说，具有能源密度高、低污染、稳定可靠等优点。
同时，核电站的建设和运营成本也逐渐降低，使得核能技术的使用变得更为经济和可行。
二、核能技术的应用前景1. 电力供应核电作为一种重要的电力供应方式已经在全球范围内得到广泛应用。
据国际原子能机构的统计，全球已经建造的核电站数量超过440个，占世界总电力装机容量的10%以上。
未来随着能源需求的增长，核电仍将继续发挥着重要作用。
2. 医学和工业核子技术在医学和工业等领域也有着广泛的应用。
核磁共振成像、放射性同位素治疗、核医学等技术的出现，对医疗领域的诊疗效率和治疗效果的提高有着巨大的贡献。
另外，在工业生产过程中，核子技术也被广泛应用于材料分析、轻合金加工、辐射灭菌等方面。
3. 环境保护核能技术在环境保护方面也有着重要的作用。
核能技术的无排放、低碳和低污染等特点，使其成为了清洁能源的重要代表之一。
随着气候变化和环境污染的严重程度的加剧，核能技术在解决环境问题方面将有着更大的发展空间和潜力。
三、亟待解决的问题尽管核能技术有着广泛的应用前景，但核能技术也面临着一系列的挑战和问题。
首先，核能技术的安全问题一直是学术界和公众关注的焦点。
类似于福岛核电站事故等重大事故的发生，给人们带来了极大的安全威胁和经济损失。
同时，核能技术也涉及到核废料处理、核后续利用等问题，需要寻找解决方案。
核技术在现代工业中的应用优势和发展趋势
核技术在现代工业中的应用优势和发展趋势随着科技的不断发展，核技术在现代工业中的应用越来越受到重视，这种技术具有许多优势，如高效率、低成本、环保等特点。
同时，随着新型核技术的不断涌现和人们对清洁能源的需求，核技术在未来的发展中也呈现出一些趋势和前景。
本文将从优势和发展趋势两个方面介绍核技术在现代工业中的应用。
一、核技术在现代工业中的应用优势1.高效率核技术的应用能够大大提高工业生产的效率。
例如，在医学领域，核技术的应用可以对患者进行快速检测和治疗，缩短了治疗时间，提高了治疗的成功率。
在工业生产中，核技术的应用可以使生产过程更加高效和自动化，从而提高生产效率。
2.低成本与传统的生产方法相比，核技术的应用成本较低，这是因为核技术可以使生产更加自动化，减少了人力成本。
另外，核技术的应用可以减少废物和污染的产生，从而降低了相关的治理和清理成本。
3.环保核技术的应用可以减少对环境的侵害，从而实现环保目标。
例如，在医学领域，核技术的应用可以帮助医生进行早期诊断，避免了过多的辐射和化疗，从而减少了对患者的危害和对环境的污染。
二、核技术在现代工业中的发展趋势1.新型核技术的涌现随着科技的不断发展，新型的核技术不断涌现，如核融合技术、钍盐堆技术等，这些新型技术具有更高的效率和更低的污染程度，可以逐渐替代传统的技术，成为新的核技术的代表。
2.清洁能源的需求随着全球温室气体排放量不断增加，人们对清洁能源的需求越来越高。
核技术作为一种清洁能源，具有许多优势，如低排放和高效率等，可以成为未来清洁能源的重要来源。
3.国际合作的加强在全球化的背景下，国际合作对于核技术的发展具有极其重要的影响。
各国之间可以互相借鉴和学习，共同推动核技术的发展。
同时，国际合作也可以帮助解决大型的核技术项目的成本和风险问题，降低相关的成本和风险。
综上所述，核技术在现代工业中具有许多优势，如高效率，低成本和环保等特点，同时也呈现出新型技术的涌现、清洁能源的需求和国际合作的加强等发展趋势。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
核动力技术的核心是反应堆技术,反应堆可用来发电,供热,驱动运载工具等.反应堆还可以产生大量中子,故在有些核技术应用中亦可利用反应堆作为中子源,或利用反应堆中子做活化分析,生产放射性核素等."核能工程与技术"和"辐射防护与环境保护"也是"核科学与技术"之下的二级学科. 实际上核技术与核物理是密不可分的,这两个学科在发展过程中始终是互相依托,互相渗透的.同时,作为核探测技术和射线应用技术的基础,研究各种射线和荷能粒子束与物质的相互作用是十分重要的.其相互作用既可以产生物理的变化,也可以产生化学的变化,还可以产生生物学的变化.相应的研究构成了辐射物理学,辐射化学和辐射生物学的主要内容.在核技术的应用中还经常要对放射性核素进行分离,或用放射性核素标记化合物,这属于放射化学的范畴.因此,核技术及应用这一学科与核物理学,辐射物理学,辐射化学,放射化学等学科有密切的联系,其中辐射物理往往也被纳入核技术的范畴内.近年来核技术在医学中的应用得到迅速发展,相应地又产生了医学物理,核医学等学科.另一方面,核技术的研究经常涉及大型仪器设备的研制,其本身又是物理,机械,真空技术,电子学,射频技术,计算机技术,控制技术,成像技术等多种学科和技术的综合.故此核技术充分体现了多种学科的交叉这一特点,是现代科学技术的重要组成部分,也是当代重要的高技术之一.第二次世界大战之后核技术开始大规模地应用到国民经济之中,形成了许多新兴的产业,如辐射加工,无损检测,核医学诊断设备与9放射治疗设备,同位素和放射性药物生产等.据统计,美国和日本的国民经济总产值(GDP)中核技术的贡献约占3%~4%.美国核技术产生的年产值约为3500亿美元,其中非核能部分约占80%.
现代很多科学技术成就的取得都是与核技术的贡献分不开的.仅以诺贝尔奖为例,1931年美国科学家劳伦斯发明回旋加速器,为此获得了1939年诺贝尔物理奖.1932年英国科学家Cockcroft和Walton制造了第一台高压倍压加速器并用其完成了首次人工核反应,获1957年诺贝尔物理奖.此外还有八项诺贝尔物理奖和化学奖是利用加速器进行实验而获得的.在探测器方面,威尔逊因发明云室探测器而获1927年诺贝尔物理奖,其后布莱克特因改进威尔逊云室实现自动曝光而获1948年诺贝尔物理奖,鲍威尔发明照相乳胶法并用其发现π介子而获1950年诺贝尔物理奖,这之后格拉泽因发明气泡室使粒子探测效率提高1000倍而获1960年诺贝尔物理奖,阿尔瓦雷兹因改进气泡室并用其发现共振态粒子而获1968年诺贝尔物理奖,沙帕克因发明多丝正比室和漂移室而获1992年诺贝尔物理奖.在核分析技术方面,1948年美国科学家利比建立了14C测年方法并为此获得了1960年诺贝尔化学奖,穆斯堡尔因发现穆斯堡尔效应而获1961年诺贝尔物理奖,布罗克豪斯和沙尔因发展了中子散射技术而获1994年诺贝尔物理奖.核技术对于科学发展的重要推动作用由此可见一斑.由于核技术为多种学科的基础研究提供了灵敏而精确的实验方法和分析手段,自20世纪80年代以来各国竞相建造与核技术密切相关的大型科学工程,如大型对撞机,同步辐射装置,自由电子激光装置,散裂中子源,加速器驱动次临界反应堆,大型放射性核束加速器等,其造价动辄数亿美元乃至数十亿美元.美国能源部2003年11月发布研究报告"未来科学的装置",列出了今后20年重点发展的28项大型科学工程,其中基于加速器的有14项,占了一半.我国自改革开放以来先后建造了北京正负电子对撞机,兰州重离子加速器,合肥同步辐射装置等大科学工程,辐照和放疗用电子加速器,大型集装箱探测装置,辐射加工和同位素生产等也已经形成了一定规模的产业.
1 在工业中的应用
核技术的工业应用始于20世纪50年代兴起的辐射加工.辐射加工利用60Co源产生的γ射线或电子加速器产生的电子束照射物料,可引起高分子材料的聚合,交联和
降解,并可引起生物体的辐射损伤和遗传变异.辐射加工已被广泛用于制备优质电线电缆,热收缩材料,发泡材料,超细粉末,人造皮肤,高效电池隔膜,隐形眼镜等,以及木材与磁带磁盘的涂层固化,橡胶硫化,纺织品改性等领域.近年来食品辐射保鲜灭菌和医疗器具辐射灭菌也得到迅速发展.此外,随着同步辐射技术的发展,又出现了同步辐射光刻机和同步辐射精密加工技术,可以制造微型齿轮等微型零件.
离子束加工技术在工业中也有重要应用.离子注入半导体自70年代起已成为集成电路制造的关键技术之一.离子注入金属材料可提高其耐磨,抗腐蚀,抗氧化性能并增加硬度.离子注入陶瓷材料可提高其耐磨,导电等性能并克服其脆性.离子注入光学晶体可改变其折射率,制造光波导,变频器等集成光学器件.离子注入聚合物可用于制造微电子器件掩膜,其分辨率好于光束和电子束.还可以用于人工关节等生物医学工程材料的改性,提高其耐磨性和生物相容性.近些年又发展了离子束沉积技术,离子束混合技术,离子束成膜技术,高能离子注入和极低能离子注入技术,强流离子注入和强脉冲离子注入技术等,其应用范围更为广泛.离子束技术在辐照损伤模拟,微电子器件抗辐射加固等研究中也有重要应用.
在无损检测技术中核技术占了很大比例并有显著优势.早期的射线探伤是用加速器产生的电子束打靶产生的X射线照射工件形成平面图像.70年代医用X-CT诞生后,80年代即出现了工业CT,并很快应用到热轧无缝钢管的在线测试,发动机检测,以至大型火箭的整体测试中.无损检测的一个成功例子是集装箱检查.我国已成功地研制出了基于加速器的和基于60Co源的集装箱检测系统,为海关缉私提供了强有力的工具.另一种重要的无损检测是中子照相,用其检测火药,继电器,发动机叶片等有很高的灵敏度和分辨率,在航天与航空工业和国防上有重要应用.
此外,工业核仪表如厚度计,密度计,料位计,核子称,火灾报警器等可在高温,高压,酸碱腐蚀等环境中工作,可以不接触,不破坏被测对象,这是其它仪表所不及的.世界上石油勘探中有三分之一是核测井完成的.
2 在医学中的应用
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ECT)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X-CT提前三个月诊断出癌症,PET 一般比SPECT还要早三个月诊断出癌症.
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唯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X-CT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(传能线密度)放疗和高LET放疗.前者包括X-射线,γ-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60Co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(Tomotherapy)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.
3 在农业和环境保护中的应用
辐射诱变育种技术是核技术农业应用的主要领域,业已取得了巨大的经济效益.据2000年统计,全世界育成新品种已超过2000个.自20世纪80年代以来,传统的γ射线辐照育种已逐渐被中子和离子束辐射育种所取代.辐射加工技术可用于农产品的保存,如谷物杀虫和抑制发芽等.昆虫辐射不育防治技术是现代生物防治害虫方法中唯一有可能灭绝害虫的有效手段,在防治农作物病虫害方面已开始发挥作用.
在环境保护方面,辐照技术是三废处理的有力手段.发电厂和供热锅炉排入大气的SO2和NOx是环境污染的主要原因之一.在待排放的烟道气中喷入氨水并进行电子束辐照,脱SO2率可达95%,脱NOx率可达80%,且其副产品可做化肥.进一步的研究表明,电子束辐照烟气还可以达到减排CO2的效果.学习是成就事业的基石
对污水进行辐照处理不但可以消毒,还可以同时清除聚合物杂质,降低有机氯含量.辐射技术还可用于处理活性污泥和医院废物.此外,核分析技术在环境检测评价中也有重要应用.
相信随着社会的发展核技术必有更广阔的天空。