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2021深圳核博会盘点:生活中无处不在的核技术应用

2021-11-04 09:50     来源:深圳核博会     核技术深圳核博会
核能与核技术是核领域的两个重要方面,有人把核能比喻为“核领域的重工业”,把核技术喻为“核领域的轻工业”。前者主要用于军事和能源领域,后者已悄然融入社会和生活各个角落,无处不在。

核技术在工业领域应用涉及辐照加工、材料改性、工业无损检测等,在农业领域的应用涉及植物辐射诱变育种、农产品辐照加工、农业核素示踪、昆虫辐射不育,在医疗领域的应用涉及影像医学、核医学、放射治疗,在环境保护领域的应用涉及烟气净化、污水处理、泥污处理等。


一. 辐照灭菌

举一个生动例子,新冠疫情爆发后,中核集团和中国广核集团下属的辐照企业开足马力,加班加点对医用口罩、防护服等抗疫物质灭菌,为此次打赢抗疫攻坚战做出了突出贡献。

辐照灭菌技术诞生于上世纪五十年代,几乎紧跟着核武器和核电的发展同步发展起来了。美国强生公司首先将其应用于医疗器械的消毒灭菌。


图片来源于中国核技术网
 
随后,辐照灭菌还广泛应用于食品工业。目前粗略估计,在发达国家,辐照灭菌技术占食品、医疗卫生用品灭菌市场的80%以上,这是因为它具有传统灭菌技术难以比拟的优势。


图片来源于中国核技术网

二. 电子术治污

核技术治理环境就是利用放射性的核素或加速器产生的粒子,通过高能射线与污染物介质之间相互作用,产生高活性离子与自由基,来有效治理废水、废气、固体废物,消除环境污染。在环保方面,核技术拥有很多传统技术无法比拟的优势——更高效率、更低能耗、无二次污染以及更准确和更广泛的处理能力,并可以与传统工艺相结合,具体可以分为核分析技术和辐照技术。

01 大气治理

在大气治理方面,大气中的主要污染物为硫化物和氮化物,常规处理方法成本高、工艺复杂。而应用电子束辐照,能够净化多种污染气体,成本低,无二次污染,已成为我国大气环境净化的重要措施。


图片来源于中国核技术网

02 废水处理

在废水处理方面,辐照技术能够逐步彻底分解废水中的洗涤剂、农药等,防止水体富营养化,消除废水中的细菌。

03 污泥净化

在污泥净化处理方面,利用电离辐照可有效去除污泥中的细菌与寄生虫,达到除臭、脱水以及沉淀的作用。

04 处理固废

在固体垃圾处理方面,一个百万人口的城市,每天约产生1000吨垃圾,其中有机物大部分是纤维素,将其加水调浆,经辐照后加入添加剂能生成葡萄糖-聚四氟乙烯,俗称“塑料王”,而采用化学方法则很难处理。

三. 放射诊疗

放射诊疗是利用物质的放射性进行医学诊断和治疗,主要包括X射线诊断、核医学、放射治疗和介入放射学四部分。

01 X射线诊断

胸透、拍胸片、CT检查等都属于X射线诊断。X射线对不同密度物质的穿透性有差异,通过X射线照射后的成像图能诊断并发现体内的疾患。核医学:是指放射性同位素在医学上的应用,利用放射性同位素产生的电离辐射进行诊治。核医学诊疗法是重要的医学研究法,通常新药用于临床前,都要用放射性同位素加以标记,研究药物代谢的规律。


图片来源于网络

02 放射治疗

放射治疗是世界上治疗恶性肿瘤的重要手段之一。它利用电离辐射照射肿瘤组织,将肿瘤细胞杀死以达到治疗目的。近年的三维适形放疗、适形调强放疗等新技术的疗效更高、副作用更少。

03 介入放射学

介入放射学是在医学影像设备(X线、超声、CT)、MRI(核磁共振成像)的引导下,以影像诊断学和临床诊断学为基础,结合临床治疗学原理,利用导管、导丝等器材来进行疾病诊治的一系列技术。


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04 核医学示踪技术

核医学示踪技术,是派一些放射性同位素到人体里去当“侦察兵”,通过它们进入人体后不断放出的射线,了解人体内部的结构和健康状况。

例如,检查人体血液循环系统时,将用放射性同位素钠-24制成的氯化钠-24的溶液注射到手臂或脚部的静脉,使它随着血液一起在体内流动,同时不断放出射线。此时把放射性计数器放在人体的各个不同部位,等待着氯化钠-24的到来,通过计数器的显示情况,就可以测出体内的血液循环到达各个部位所需要的时间,由此可以查明血液循环系统是否有狭窄或障碍的情况。用放射性同位素做示踪剂灵敏度高,测量方法简便,不受其他非放射性物质的干扰,可省略许多复杂的物质分离步骤,体内示踪时可在体外测量结果,大大简化了实验过程,做到了非破坏性分析,在医学及生物学实验中被广泛应用。

此外,利用放射性同位素作为示踪剂,可以了解人们看不见、摸不着的一些物理变化和化学变化,它也常应用于化工、石油、冶金、机械、水利等领域。

四. 烟雾报警器

在宾馆、办公楼等公共场所,使用一种电离式烟雾报警器。其主体是一个放有镅-241放射源的电离室,它通过α衰变使电离室的气体电离,产生正、负离子并在电场作用下分别移向正负极。正常时电离室的电流电压稳定,但当有烟雾进时就会干扰电粒子的正常运动,破坏电流和电压的稳定而报警。


图片来源于中国核技术网

五. 安检仪

机场、火车站、地铁等公共场所都有安检仪的身影。它是借助输送装置将被检品送入X射线检查通道检测的设备。其工作原理与用X光诊断相似,当X射线穿过物品时,通过探测从物品透射出来的射线强度能反映出物品的结构信息。安检仪的辐射剂量有限,其两端进出口都有铅帘可阻挡射线。X射线只起透视作用,不会在透视过的物体上残留,不用担心它对物品的辐射影响人体健康。需注意,安检时切不可把手伸入安检仪中取包,会受到辐照。

大型集装箱/车辆检查系统是核技术在公众安全领域最成功的应用,已在北京奥运会、上海世博会、博鳌亚洲论坛等多项国际重大活动的安保中发挥了不可替代的作用。

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六. 无损检测

无损探伤检测能在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下,检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性,给出缺陷大小、位置、性质和数量等参数的信息。通常利用X射线、γ射线和中子能方便快捷地进行无损探伤。这些射线可以轻易穿透可见光无法透过的物体,用照相底片或特殊接收器来接收射线并成像。当被照射物品的密度越大或越厚,射线强度衰减得越多,出射射线强度弱,在底片上的感光就少;而当被照射物品内有小气孔,则射线强度衰减相对较小,出射射线相对较强,底片感光多,所以可以从底片上清楚地看到被照射物体内的缺陷。无损探伤与破坏性检测相比,第一是具有非破坏性,它在做检测时不会损害被检测对象的使用性能;第二具有全面性,由于检测是非破坏性,因此必要时可对被检测对象进行100%的全面检测,这是破坏性检测办不到的;第三具有全程性,它不仅可对原材料进行检测,还可以对使用中的设备、各中间工艺环节、以及最终产成品进行全程检测。


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七. 核子称

核子秤是一种能对运输带及固定形状管道内的物料进行在线非接触连续称量的仪器。它利用放射源铯-137放射出的γ射线透过物料时被物料吸收衰减的规律,得到被测物料的瞬时流量、累积量等信息。它不需改动输送机,安装方便,能适应各种恶劣的环境,它常用于发电厂、港口、矿山、冶金、水泥、化工、煤炭等行业的工业计量及配料控制。


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八. 放射性避雷针

放射性避雷针是利用放射性物质使周围的空气大量电离,使更远云层上的电子被吸引过来,从而达到提高避雷针能效的目的。放射性避雷针产生的电离电流比普通避雷针高很多,它能及早放电,使保护区内无闪电产生。用在避雷针上的放射源大多是镅-241,它放射α射线,有很强的电离能力。镅-241的半衰期为432.6年,一次装上后,可以使用一二百年。而且其发射的射线作用距离很短,对建筑物下面的人没有危害,非常安全。雷电频繁的意大利和西班牙半岛上,许多易受雷电影响的建筑,如无线电发射台、变电站、燃料油或天然气贮存库、军工厂、核工厂等都安装了放射性避雷针。


图片来源于中国核技术网
 
可见,核技术已深刻融入经济发展和社会活动当中,成为推动经济高质量发展,提高和改善人民生活水平的重要组成部分。鉴于核技术应用的广泛性、普惠性,目前全球大国都在加快发展此项技术,并列为优先发展的战略性产业。

旨在推动核技术产业创新与发展,2021深圳核博会以打造世界一流核交流平台为目标,将集中展示全球前沿、高端核技术产品,加强全球核技术企业之间的产品、经验和人才交流,共绘核技术高质量发展新蓝图。

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