核技术科学应用辐射加工简修
核能与辐射防护技术
04
核能与辐射防护的未 来展望
核能技术的未来发展方向
1 2 3
核聚变技术
核聚变技术被认为是未来清洁能源的重要方向， 通过实现可控核聚变，有望为人类提供几乎无穷 无尽的清洁能源。
核燃料循环优化
核燃料循环的优化是降低核能风险和提高核能利 用效率的重要途径，包括核废料的处理和再利用 、先进反应堆的研发等。
国际科研合作项目
各国在核能和辐射防护领域的科研合作项目不断增多，共 同研发新技术、新方法，提高全球的核能和辐射防护水平 。
国际培训和教育
通过国际培训和教育项目，提高各国在核能和辐射防护领 域的技术和管理水平，加强国际间的交流与合作。
05
核能与辐射防护的伦 理和安全问题
核能技术的伦理问题
01 02
护标准，以保障公众的健康和安全。
辐射防护技术的普及和推广
03
辐射防护技术需要普及和推广到各个领域，包括医疗、工业、
科研等，以提高整个社会的辐射防护意识和能力。
核能与辐射防护的国际合作与交流
国际核能与辐射防护组织
国际原子能机构（IAEA）、世界卫生组织（WHO）等国 际组织在核能与辐射防护领域发挥着重要作用，推动各国 之间的合作与交流。
距离防护
通过保持适当的距离，减少人员接触放射性物质的量。
辐射防护技术的发展趋势
智能化防护技术
利用人工智能、大数据等技术手段，提高辐射监测和预警的准确 性和及时性。
多学科交叉融合
将物理学、化学、生物学、医学等多个学科的知识和技术结合起来 ，发展更加全面和有效的辐射防护技术。
强化国际合作与交流
加强国际间的合作与交流，共同应对核能和辐射技术的挑战和机遇 。
责任与公平性
核技术应用的辐射安全与防护分析_1
核技术应用的辐射安全与防护分析发布时间：2022-04-24T08:59:46.696Z 来源：《中国科技信息》2022年第1期作者：王绍杰章赐明[导读] 在核能及辐射技术应用中，由于技术故障、管理不善、认知程度等原因，核辐射事故时有发生。
王绍杰章赐明首宏检测有限公司山东青岛 266000摘要：在核能及辐射技术应用中，由于技术故障、管理不善、认知程度等原因，核辐射事故时有发生。
因此，加强对核技术利用辐射安全监管并贯穿核技术研究开发和应用、核设施设计建造、运行和退役的各个阶段、提高公众对辐射污染危害的了解，做到科学防范，Ｘｔ保护环境、保护公众健康显得尤为重要。
基于此，以下对核技术应用的辐射安全与防护进行了探讨，以供参考。
关键词：核技术应用；辐射安全；防护分析引言目前，许多国家正在积极研究核技术的应用。
核技术是一把双刃剑，它不仅带来了能源和经济效益，而且带来了许多潜在的安全风险。
如果使用不当，很容易导致辐射事故，不仅造成污染，甚至直接威胁到工人和周边居民的生命安全。
当前，中国正处于核心技术飞速发展的时代，核电站规模居世界前列，核心技术的应用范围不断扩大。
加强相关安全保障和监管分析具有重要的现实意义。
1我国核辐射安全形势当前，经过半个世纪的发展，中国核工业形成了一个比较完整的核心产业体系。
根据相关实践和经验分析，放射性废物的排放、核事故和辐射事故的泄漏等容易导致各种放射性污染问题。
据相关统计，截至2019年底，中国有78 802个单位从事放射性同位素和辐照设备的生产、销售和使用，其中10 707个单位从事放射性同位素的生产、销售和使用，68 095个单位从事放射性同位素的生产、销售和使用。
在这种情况下，我国核辐射安全管理是以非常高的要求制定的。
据相关统计，中国2019年发生了5起辐射事故，均为一般辐射事故，包括2起放射源泄漏事故和掉进井里的事故，以及1起人员受到过量照射的事故。
一般来说，中国的核辐射安全形势良好，总体形势可控，保持良好的安全平衡。
科学技术部工作人员的核能与核技术应用
科学技术部工作人员的核能与核技术应用核能与核技术是现代科学技术的前沿领域，具有广泛的应用前景。
作为科学技术部的工作人员，我们应该充分了解核能与核技术的基本概念，掌握其应用领域，并积极推动其发展与创新。
本文将就核能与核技术应用的相关内容展开论述，并就其中一些具体应用领域进行探讨。
核能是指通过核反应释放出的能量，是一种高效且清洁的能源形式。
核技术则是指利用核能进行科学研究和工程应用的技术手段。
核能与核技术的应用领域非常广泛，涉及到能源、医疗、环境、农业等多个方面。
首先，核能应用于能源领域。
核能作为一种高效的能源形式，可以用于发电，提供清洁、稳定的能源供应。
核电站是利用核能进行发电的重要设施，通过核反应产生的热能转化为电能，可以满足大规模电力供应的需求。
此外，核聚变技术作为一种新兴的能源技术，也有着巨大的潜力。
科学技术部的工作人员应该密切关注核能在能源领域的应用发展，推动科学研究与技术创新，推动我国能源结构的改革与优化。
其次，核技术在医疗领域有着广泛的应用。
核医学是利用核技术进行诊断和治疗的重要手段。
通过核素放射性示踪技术，可以实现对人体内部器官和组织的检测与观察，为医生提供准确的诊断依据。
核技术还可以应用于肿瘤治疗，通过放射性同位素进行肿瘤靶向治疗，提高治疗效果，减少患者的痛苦。
科学技术部的工作人员应该支持和推动核技术在医疗领域的应用，促进医疗技术的进步与提高，服务于人民健康事业。
此外，核技术还可以应用于环境保护领域。
放射性同位素示踪技术可以用于研究水、土壤和大气等环境要素的运动和迁移规律，为环境监测与评估提供科学依据。
核技术在环境修复中也有着重要的作用，可以通过放射性同位素示踪技术追踪和评估污染物的排放和传输过程，为环境修复提供科学指导。
科学技术部的工作人员应该积极开展核技术在环境保护领域的研究与应用，推动环境监测与修复工作的进步与发展。
最后，核技术还可以应用于农业领域。
通过辐射诱变育种技术，可以创造新的植物品种，提高作物的产量和品质，促进农业生产的发展。
核技术应用
核技术的应用——工业、农业、医学作为核专业的学生，我们简称自己的专业为核工，而总是忽略后半部分——核技术，我们在关注核电站等工程的同时似乎对核技术有些忽视。
鉴于这种现象，我们组的主题是核技术在工业、农业、医学等三方面的应用，希望以点带面，以此提高大家对核技术科学方面的重视，也希望对大家有所帮助。
1995年，美国核技术应用GDP贡献4.7%，是核电的3.67倍，而我国2003年核技术对国民经济的贡献才仅为可怜的0.4%。
95年来，我国核技术应用的平均增长率达到18%，在2009年核技术应用产值总计已达1000亿元人民币，为国民经济发展做出了突出的贡献。
下面是核技术分别在三个方面应用的介绍：一、核技术在工业方面的应用目前，我国已形成了基本配套的军民两用核动力与核燃料循环科研开发工业体系，具备了自主设计建造中小型核电站的能力和核电站燃料组件的生产能力，核技术（包括核供热、同位素和辐射技术等）在工业、农业和医学等领域得到广泛应用。
经过几十年的发展，我国在科研、设计、建设和运行等方面积累了许多宝贵经验，培养和造就了一支专业齐全、具有相当实力的科研、开发、设计和工程建设队伍。
我国的核能和平利用产业已经形成了一定的规模，在某些技术领域达到了世界先进水平1.辐射加工：即利用γ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。
辐射加工技术具有下列特点：①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；②γ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；③容易控制，适于连续操作；④不必加其他化学试剂和催化剂，保证产品纯度；⑤反应速率快，形成高效生产线。
物理教学设计方案——核技术与核辐射的应用
影响
提高教学效率、 激发学生学习兴
趣
如何制定一 个科学合理 的教学设计
方案
明确教学目标、 合理安排教学内
容
物理教学设计方案简介
物理教学设计方案是指根据教学目标和教学内容， 有计划有步骤地组织课堂活动的一项重要工作。 通过科学合理的设计方案，可以提高教学效果， 激发学生学习兴趣。
01 新型核能技术的研究方向
高温气冷堆、核裂变能源等
02 核技术对能源行业的影响
能源安全、环保需求增加
03
● 04
第四章 核技术在环境保护中 的应用
核技术在环境监 测中的应用
核技术在环境监测中 起着至关重要的作用。 在大气环境监测中， 核技术可以帮助监测 大气中的污染物浓度， 提高环境监测的准确 性和实时性。同时， 在水质监测中，核技 术可以用于检测水体 中的放射性物质含量， 为水资源保护和管理 提供数据支持。
核反应堆的工作原理
燃料棒
包含核燃料的棒 状物
控制棒
用于调节核反应 的速率冷来自剂用于冷却反应堆， 防止过热
核能发电技术
01 核能发电的优势
清洁、高效、稳定
02 核能发电的挑战
废物处理、安全风险
03
不同类型核反应堆的比较
01、
压水堆
常见于核电站
冷却剂为水
02、
沸水堆
常见于核电站
冷却剂为水蒸汽
03、
01 医学
核技术在医学影像诊断中的重要性
02 能源
核技术在核电站中的应用
03 环保
核技术在污水处理中的潜力
未来发展趋势
01、
技术创新
核技术在新材料研发中的创新应用
中国原子能科学研究院辐射加工技术开发和应用
第34卷第4期原子能科学技术Vol.34,No.4 2000年7月Atomic Energy Science and Technology J uly 2000中国原子能科学研究院辐射加工技术开发和应用崔 山,陈桂成,王家驹,李 涛,张兆明(中国原子能科学研究院核技术和计算机应用研究所,北京 102413)摘要:概述了中国原子能科学研究院辐射加工技术的发展过程,重点介绍了几台辐照装置的开发应用情况及经济效益,提出了进一步发展的建议。
关键词:辐射加工;电子束辐照加速器;60Coγ源中图分类号:TL99 文献标识码:A 文章编号:100026931(2000)04203722061 辐照装置简介及开发应用情况111 静电加速器和高压倍加器的改造和应用中国原子能科学研究院的静电加速器和高压倍加器都是离子加速器,用于核物理实验和核参数测量。
为了开展电子束辐射加工技术研究,1985年开始改造这2台加速器[1,2],改造的重点是安装电子枪,改变高电压的极性,进行光路计算,设计加工扫描盒和扫描电源,引出电子束调试。
1987年2台加速器成功地引出了电子束,电子束的能量都达到这2台加速器的最大值,电子束流强和束功率有明显提高,使这2台加速器成为离子束和电子束两用加速器。
电子束性能指标列于表1。
表1 电子束性能T able1 E lectron beam performance加速器能量/MeV流强/mA功率/kW束流扫描宽度/m扫描束流不均匀度静电加速器110～215011～01150125～01375017±10%高压倍加器012～01555～6313112±10% 这2台加速器除继续完成物理实验任务外,还进行电子辐照技术开发和应用,开展热缩管和热缩带辐照、充胀及拉伸研究。
其中热缩管充胀装置获部级科技进步3等奖,2台加速器的改造成功获中国原子能科学研究院科技进步1等奖。
1988～1989年用静电加速器和高压倍加器为天津609厂辐照加工10～40kV电视机高压线3900km以上,创产值42万元。
辐射加工技术
电子加速器辐照加工技术及应用世界各国普遍重视将核科学技术的应用重点从军用扩展到民用，已逐渐渗透到国民经济和社会生活的各个领域。
原子能和平利用，即核能和射线技术的应用，是二十世纪核科学技术对人类的重大贡献之一，并将在二十一世纪开放出更加灿烂的光彩。
非动力核技术，特别是辐射加工技术，它的发展在发达国家已发展成为高技术产业，并成为其经济发展新的增长点。
辐照加工技术是利用核辐射或射线辐射与物质相互作用所产生的物理效应、化学效应和生物效应，对被加工物品进行处理，以达到预期的目标。
如材料改性、食品保鲜、农作物杀虫、消毒灭菌、生物变异等。
由于此项技术应用广、能耗低、无污染、技术附加值高等优点，深受众多行业的青睐，被人们誉为“绿色加工产业”。
辐照加工技术，是现代高科技成果之一。
经电子加速器辐照加工的产品，具有的多项优异性能使其独领风骚，用这种技术手段生产的高性能产品倍受用户青睐。
电子加速器辐照生产加工技术应用于电线电缆，设备设计参数应适合于电线电缆的生产加工，目前辐照加工不仅向纵深发展，而且已初步形成产品的多元化格局。
辐照加工产业已是世界各国工业广泛重视的重要产业之一。
㈠电线电缆辐照交联的机理㈡辐照交联电线电缆的优点㈢辐照交联电线电缆的市场㈣电子辐照加工工程㈤安全保护当今从事辐照的装置，一种是利用钴－60伽玛源，一种是利用加速器。
他们两者的比较，从射线的发射功率上来讲，14KW的加速器，相当于100万居里的钴－60放射源；但由于钴－60源是呈球形状发射射线，所以对射线的利用率低，大约只有20％，其它方向的射线都被浪费，而加速器的射线方向是一个方向，对射线的利用率高，达93%以上。
所以如果将射线的利用率考虑在内，则14KW的电子加速器相当于460-470万居里的放射源。
加速器可以发射两种不同的粒子：电子束和X射线；其对被辐照物质的辐照效应来讲是一样的。
我们也可以采用移动靶技术，按照我们的需要来及时选取不同的射线粒子进行辐照－但一般情况下不这么做，因为由电子转化成X射线的转化过程中有大量的功率被损耗。
核技术与应用 辐照加工
及其应用
• 辐射加工，是指将电子加速器（0.2MeV~10MeV） 产生的电子线（β射线）或放射性同位素（Cs-137或 Co-60）产生的γ射线的能量转移给被辐照物质，电 离辐射作用到被辐照的物质上，产生电离和激发， 释放出轨道电子，形成自由基，通过控制辐射条件， 而使被辐照物质的物理性能和化学组成发生变化并 能使其成为人们所需要的一种新的物质，或使生物 体（微生物等）受到不可恢复的损失和破坏，达到 人们所需要的目标。这种新的加工技术称为辐射加 工技术。比如，使高分子材料分别实现接枝、聚合、 裂变或交联，抑制或刺激生物生长，有效地杀灭害 虫、虫卵、病菌等。
在其他方面应用
• • • • • • ①、在农业上 ②、 动物用配合饲料的杀菌 ③、辐射加工处理淀粉 ④、 固定化酶的辐射加工处理 ⑤、皮革的消毒，灭菌，防腐 ………
The End
• THANKS
• 辐射化工产品是辐射加工技术发展最快的 领域。辐射化工是用电离辐射作用于物质 产生的化学变化(化合、 分解、交联、聚合、 接枝、固化、降解等) 来实现材料改性的一 种新的加工方法。它与常规加工技术(热加 工、光加工、 化学加工等) 比较，主要特点 是： 无须添加引发剂或催化剂，能在常温 基至低温下进行反应， 可合成或制备用常 法难以获得的高性能特殊材料。
1.概念
这种技术有别传统的机械加工和热加工技术，因 而被誉为人类加工技术的第三次革命，其特点 是放射源释放的射线有很强的穿透能力。可深 入到物质内部进行“加工”，这种加工在常温 下进行。由于加工者是高能射线以及由它引发 的高度活性中间物，而不是分子热运动，因此， 能耗低、无残留物、无环保问题。所以是清洁 的加工技术。而且其反应易于控制，加工流程 简单，适合产业化、规模化生产等
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C n* *
C
C n*
HH
H CH3
（c）聚苯乙烯
HH
* C C n*
高分子的链结构
核技术科学应用辐射加工简修
高聚物材料性能的主要影响因素 单体链节分子中的原子种类和分子结构 聚合度、支化度 立体异构
一些单体存在手性和立体异构，其聚合分子链也存在结构问题， 进而随链节的构型不同而有立体异构的存在。
辐射加工的特点--“绿色加工”
核技术科学应用辐射加工简修
工艺参数稳定可调
简便、快速、安全、节能
与化学法相比，无需高温高压,基本属于“冷加工”，产 品质量和性能稳定可靠。
人员劳动强度低
工作环境优良
第二节 辐射交联 高分子聚合物基本知识
核技术科学应用辐射加工简修
高分子聚合物是一类相对分子质量通常在10,000以上 的大分子物质，其分子所含原子数通常为几万、几十 万甚至高达几百万。
高分子聚合物的晶态结构
核技术科学应用辐射加工简修
高聚物与低分子量的有机化合物、金属、无机盐一样，在合适的 条件下，可按一定规律，形成晶体。
影响高分子结晶的因素： 结构和组成 温度 拉伸力 成核剂
高分子聚合物的典型晶态结构
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单晶、球晶、微晶 单分子晶体、双股螺线晶体结构 纤维链束与无定形区连接的半晶态结构 伸展链束与晶区连接的伸展链的晶态结构
重粒子注入加工，电子束和γ射线用于高分子合成、高分子材料改性等。
从事核技术研究及应用的专业研究者约定成俗的辐射加 工范畴是以电子束、钴源和紫外光为辐射源的工业化加 工。
辐照装置
核技术科学应用辐射加工简修
在如前所限定的辐射加工范畴内，
电子束加速器
紫外光源（灯） γ辐照装置
提供电子束 Electron Beam
辐 射加工
核技术科学应用辐射加工简修
什么是辐射加工？
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辐射加工是利用辐射化学的基本原理进行工业生产和材料 制备的高新技术。
原理和核心是辐射化学；利用的是辐射效应
辐射化学：研究射线与物质相互作用引起物质分子发生电 离、激发等效应所导致物质结构（电离效应）或状态（激 发）发生变化的科学。
G值 ：1g被辐照的物质每吸收100eV能量后所引起变化的分 子数、离子数、自由基数或电子数等。（电离、激发效应的量化）
辐射加工的优点
核技术科学应用辐射加工简修
合成新材料：无需高温高压 、甚至低至-100℃、 无催化剂残留。固、液、气。
材料改性： 实现材料交联、接枝、降解、固化
高度自动化：自动控制和传输
节能、环保（无有毒有害气体释放）、高效率高
第一节 辐射加工的基本知识 辐射加工的范畴
核技术科学应用辐射加工简修
广义的辐加工包括一切利用粒子、光波和射线来从事 辐射化学及技术研究、开发和生产的技术。
α粒子蚀刻、（α，n）反应、（α，β）反应、（α，γ）反应等；
各种能量的中子用于核素生产、单晶硅掺杂等；
HHHHH
HCCCCCCCC
1
2
3
4
5
6
7
8
335.2 326.5 335.2 335.2 326.5 326.5 335.2
H CH3 H H H H H H
(kJ)
HHH CCC HHH
γ或 E B
·· H
H
CCC
+H
HHH
聚合物的辐射交联机理
核技术科学应用辐射加工简修
球晶
单晶
伸直链片晶
纤维状晶
串晶
聚合物的辐射加工机理
核技术科学应用辐射加工简修
从分子水平看，高能电子束或γ射线入射后，高分子链 受到激发，氢等活泼原子极易从主链脱落，形成自由基， 或者电离形成正负离子对。
自由基等具有高活性，可使分子链发生自由基的链转移、 自由基湮灭、高分子链的断裂、重排、裂片小分子接枝 到长链分子上等化学过程。
四级结构：畴结构
高聚物中可以存在不同的聚集态或晶态（它们之间往往存在着界 面或准界面）。
高聚物各级结构综合决定了其各种物理状态即物性。
高聚物的结构
核技术科学应用辐射加工简修
典型高分子聚合物：
聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯，…
几种常规的聚合物分子结构
（a）聚乙烯， （b）聚丙烯，
HH
HH
*
C
传导装置
束下装置
γ辐照装置
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核心：放射源
功率大、射线穿透能力强、半衰期长、 适用与工业化生产
60Co （钴-60） 173Cs（铯-137）
小型钴源（60Co）
钴源辐照装置的组成
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辐照源室 辐射源 水井和水 升降源设备 安全联锁系统、控制系统 传输系统 、剂量监测系统 、控制室 通风系统 、操作间 、原料库、成品库
高分子聚合物常简称高分子、聚合物或高聚物。
高分子聚合物的分子结构决定其物性，高分子链聚集 形式决定其物理状态；而高分子链又是由特定的基本 链节构成的。
高聚物的结构
核技术科学应用辐射加工简修
一级结构：链节结构
一个高分子链接的化学结构、空间结构、链节序列和链段的支化（或 交联）度及其分布，并包括高分子立体化学问题。
二级结构：链结构
一个高分子链由于主链价键的内旋转和链段的热运动而产生的各种构 象。
三级结构：聚集态结构
许多高分子链聚集时，链段间的相对空间位置有紧密疏松、规整凌乱 之分，链段间相互作用力随之也有大小之别。
高聚物的结构
核技术科学应用辐射加工简修
高聚物分类：（按聚集态的紧密和规整程度）
无定形、介晶（液晶）、结晶
立体异构可分为有规立构、几何立构、旋光立构等。
聚丙烯的有规立构
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d-链 节
H CH3 * CC *
有规立构
HH
l-链节
HH * CC *
H CH3
高分子的链结构
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多单体共聚 主链结构、取代基交联等
主链结构、取代基交联等因素是决定大分子连柔性的内因， 许多物理-机械性能（如耐热性、高弹性、机械强度等是分子的柔 性和分子间力综合影响的结果。
聚合物的辐射交联机理
核技术科学应用辐射加工简修
聚合物的辐射交联：指线性高分子在引发剂或 射线作用下，产生自由基，引发分子链间的化 学反应，形成三维网状结构。
射线引发交联
高分子链辐射交联示意图
聚合物的辐射交联机理
核技术科学应用辐射加工简修
408.4 377.5 94.0
HHH
392.9 392.9 392.9 392.9 392.9