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什么是民用核技术​?

2022-01-10 14:05     来源:夹江发布     核技术辐照交联辐射育种放射性同位素
什么是民用核技术​?

民用非动力核技术是指除核武器与核电之外的核技术,民用非动力核技术包括各类加速器、核探测器、成像装置、放射线医疗设备、放射性同位素及制品(治疗和显像药物)、辐射改性的材料等,应用领域涉及工业、农业、医疗健康、环境保护、资源勘探和公众安全等。

工业上的应用

工业领域的核应用技术主要有工业生产过程中的检测与分析和辐射加工两部分。核技术工业检测与分析包括工业同位素仪表、核微探针、大型集装箱检测系统等,它们都属于无损检测与分析。以密封的放射源为基础的工业同位素仪表有厚度计、密度计、料位计、核子秤、中子水分计、X 荧光分析仪、g 探伤机等,它们是工业过程控制和自动化监测的重要组成部分。

在辐射加工方面,利用电子加速器产生的高能电子和钴源产生的γ射线进行辐照加工,如常规塑料改性,生产辐照交联电缆、热缩套管、电缆附件等;辐照技术也用于生产导电塑料、磁性塑料、抗静电塑料、自降解塑料、抗紫外、耐老化塑料、阻燃塑料等。辐照加工与建材工业的结合,生产高性能水泥基复合材料、水硬性凝胶材、高性能混凝土等。

辐照加工改善了许多材料性能,如模具、工具、电子封装料,底板、传感器材料;辐照加工用于杜仲胶热刺激型形状记忆材料的开发(异型管接头、温控开关、儿童玩具、医用功能材料),聚合物基 PTC(正温度系数)材料,过载保护热能电阻,自控温加热器件,自控温电热带,限流开关,温度传感器,自恢复保险丝,环境友好绿色复合材料,PLA 聚乳酸,PGA 聚羟基乙酸,PHB 聚羟基丁酸酯,PCL 聚已内酯,PLGA,可生物降介材料,热塑性动态硫化橡胶(TPV,全动态硫化型热塑性弹性体)的研发,(汽车配件、建材、门窗、封条、防水卷材)。辐照加工与化工结合,生产聚合物锂离子电池凝胶聚合物电解质,PEO,PAN,PMMA,PVDF-HFP 体系。固态电池电解质 PEO/Li+-MMT(聚环氧乙烷/蒙脱土)。聚偏氟乙烯一六氟丙烯共聚体系(PVDF-HFP);锂电池,锂离子电池,聚合物锂离子电池,燃料电池,同位素燃料电池等都是非动力核技术应用的例子。

农业上的应用

核应用技术在农业方面的应用主要包括辐射育种、辐射不育防治虫害和同位素示踪等,其中前两个方面已经实现产业化。利用辐射技术诱变培育性能优良的农作物新品种,是核技术农业应用的主要领域。目前我国辐射育成的新品种已有625 个,约占全世界的 25%。

昆虫控制

据估计,昆虫在发展中国家造成 25%-35%的农作物损失。杀虫剂已经使用多年,但是其效果不佳。昆虫不育术(STI)是饲养大量昆虫,在它们孵化前利用伽马射线辐射,使其不育。然后将大量的不育雄性昆虫释放到受灾区,与雌性交配,使得不会繁育后代。不断的释放不育雄性昆虫,受灾区域的数量就会逐渐减少。

食品保鲜

昆虫不育术的成功开展,使得美国南部、墨西哥、利比亚、牙买加和中美洲的螺旋蝇灾害得以解决。昆虫不育术也于 1997 年用于解决桑给巴尔的无舌蝇。在埃塞俄比亚南部,一个重要的无舌蝇不育项目正在开展中。腐败微生物和害虫的存在,造成大约 25%-35%的粮食损失。目前,世界各地越来越多的用辐射技术来保存食物。食品辐射是通过将新鲜食物暴露在高强度的伽马射线下,使得在不影响食物营养价值或留下任何有害残留物的前提下将细菌杀死。它是对新鲜食物和冰冻食物杀菌的唯一可选途径。被辐射过的食物,不具备放射性。

医学上的应用

核应用技术在医学中的应用主要包括核技术诊断与辐照治疗,这种应用又称核医学。核技术诊断主要采用外用辐射源(大多用 X 射线)和放射性同位素,目前已发展到先进的正电子发射断层显像技术(PET),更多采用的是以放射性免疫分析(RIA)为主的体外诊断。辐射治疗是利用射线的破坏作用治疗肿瘤,大都采用γ射线(钴 60 源,铯 137源)或高能电子(由电子加速器产生)作为外用辐射源进行治疗,目前已发展到中子治疗和π介子治疗。另一种方法是将辐射源置于体内进行治疗。近年来,全国开展核医学工作的医疗单位已达 1200 余家,每年有 2000 多万人次接受诊断和治疗,治疗癌症病人。

医学诊断

放射性同位素在医学诊断中发挥着重要的作用。X 射线的一个优点是,它可以使骨头和软组织成像非常好。放射性同位素在医学诊断上的一个主要用途是无限电免疫测定的生化分析。有了这个技术,激素、酶、肝炎病毒、某些药物和一系列在病人血液样本中存在的物质都能够被检测出来。病人不需要与放射性同位素直接接触。仅仅在美国,每年这样的检测就达 4000 万次。

灭菌

现在很多产品都是通过伽马射线来灭菌的。因为可以在包装之后再进行,所以比较安全和经济。辐射消毒的医疗产品包括注射器、棉花、烧伤敷料、手术手套、心脏瓣膜、绷带、塑料和橡胶板、手术器械等。

放射性治疗

在医学中,放射性药物和放射性治疗挽救或延长着无数的生命;基于短寿命放射性同位素的诊断装置,如 PET 为癌症的早期发现提供了有效手段。辐射的使用可以帮助杀死癌细胞的生长。碘-131 通常用于治疗甲状腺癌症,而且可能是治疗癌症最成功的一种方式,也可以用于治疗非甲状腺恶性肿瘤。

放射性同位素动力源

一些放射性同位素,在衰变时放出大量的能量。这些能量可用于心脏病中的心脏起搏器。

其他非动力应用

烟雾探测器和镅

放射性同位素最常见的用途之一是家庭里面用的烟雾探测器。这些烟雾探测器探测少量的镅-241。镅-241 是核反应堆中钚元素的衰变产物。镅-214 释放出α粒子,使两极之间的空气导电。如果有烟雾进入烟雾探测器,烟雾吸收α粒子,使得电流中断,警钟开启。

环境追踪

放射性同位素还发挥着污染物检测和分析的重要作用,即使是非常少量的放射性同位素也可以很容易被发现。短寿命同位素的衰变意味着在环境中没有残留。核技术在一系列污染问题中得到应用,包括大气的二氧化硫污染、进海口的污水扩散和石油泄漏等。

X 射线

放射出伽马射线的放射性同位素,可用于检查新的天然气和石油管道系统,其方法是,将放射性源放入管道和焊缝。这是比利用 X 光设备更简便的方式。此外,核应用技术还作为强有力的工具广泛用于科学研究中,包括在基础科学、生命科学以及其他学科,用同位素和电离辐射提供多种分析和实验研究手段,使人们的视野从宏观推向微观,从而有可能从分子、原子、原子核水平动态地观察自然现象。比如放射性同位素的分析对于地质学家、人类学家和考古学家确定那些感兴趣的岩石和其他材料年龄是非常重要的。

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