核技术在工业农业环境医学中的应用.docx

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核技术在工业农业环境医学中的应用

核技术在工业、农业、环境、医学中的应用

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又称辐射加工，是指利用电离辐射与物质相互作用产生的物理效应、化学效应和生物效应，对物质和材料进行加工处理的一种核技术。

辐射加工通常包括γ辐射加工（钴60和铯137为辐射源）和电子加速器辐射加工（电子束和X射线）。

我们常用辐照装置进行物质的消毒，例如说医院对医疗器械、血液样品、药物产品等的消毒，食品加工产对食品保鲜等等。

1.2核子仪与放射性测量

核子仪是一种测量装置，由一个带屏蔽的辐射源（具有放射性或能放出X射线）和一个辐射探测器组成。

射线未穿过物质或者与需要分析的物质相互作用，为连续分析或过程控制提供实时数据。

因此核子仪在工业中运用十分广泛，例如说过程控制和产品质量的控制。

我们常用的几种核子仪如：

①核子密度计，它的用源一般采用铯137（其活度范围一般在1.85GBq，50mCi左右），对大直径的管子的测量用钴60较多，而对几厘米直径的细管用镅241源。

在烟草行业中，用β射线源测量连续卷烟机中烟草的密度。

②测厚仪，利用γ射线对金属、非金属材料的厚度进行测量（其测量范围为：

镅241放射源，0.15～4mm；铯137放射源，2.5～60mm；钴60放射源，4～90mm）。

在工业制造过程中，经常采用表面保护和表面精加工技术。

③料位计，它的作用的对物料位置高度进行测量，主要采用γ射线源。

对堆积密度小的物料（如泡沫塑料）或少量物料（如管中牙膏）的测量，用β射线源。

1.3工业射线探伤

工业射线探伤是对一个部件或产品进行非破坏性检验过程。

例如CT技术、康普顿散射成像技术、数字射线照相技术、辐射数字成像技术。

我们常用的工业探伤辐射源主要来自X射线机、密封放射源和粒子加速器。

当窄束单能射线穿过物质时，通过的射线按指数规律减弱。

而射线的减弱能力与透射方向上的尺寸、其线减弱系数与物料的线减弱的差别、散射线的控制情况有关。

由此我们便可得到被检测物的形状等从而确定是否含有危险物。

X射线多用于被检查的部件轻薄，可以随时随地的开展工作，保管方便，射线强度调整快捷，无需像放射源那样随时间减弱而更换等优点，因此我们常用在铸件、焊接件、电子元器件的结构检查上。

γ射线源可以产生高能光子，并具有特定能量，有利于图像重建，常运用在焊接件和铸件的检测上。

由此我们可以看出核技术在工业上的重要应用，引导着工业的进步。

2.核技术在农业中的应用

经过探索、研究和应用，目前核技术已经在辐射诱变育种、虫害防治、食品贮藏保鲜等方面较为成熟的应用。

2.1辐射诱变育种

利用X射线、γ射线及中子束等物理因素与化学试剂结合诱发植物遗传变异已经广泛应用于职务育种。

到上世纪70年代，辐射诱变育种已经成为一种有效的育种手段并得到迅速发展，而且诱变育种的注意力转向抗病、优质育种和突变体的杂交利用上。

到1993年全世界利用核辐射诱变育种形成的新品种达到1772个，到目前则已远远超出了这个数字。

2.2虫害防治

利用一定剂量的电离辐射照射某一虫态，破坏它们生殖细胞的遗传物质，使受辐照害虫与正常害虫交配后形成的合子致死，这就是辐射不育防治害虫技术。

X射线、α射线、β射线、γ射线、电子源和快中子都能使昆虫不育，但使用最普遍、最方便的是γ射线，射线源主要是钴60和铯137。

昆虫辐射不育技术防治害虫，是当今生物防治法中的唯一有可能在大面积内消灭害虫的防治手段。

长期使用化学杀虫剂，害虫会产生抗性，因而不能彻底根除。

目前，世界有三分之二的国家对200多种害虫进行了辐射不育研究，其中30多种害虫已经进入中间试验或者实际应用阶段，取得了显著效果

2.3食品的贮藏保鲜

在食品的辐照储藏和保鲜方面，据联合国粮农组织估计，世界生产的粮食由于质变及虫害，每年损失20%——30%，因而食品的储藏和保鲜历来就为人们所重视。

食品辐照就是利用电离辐射的方法，杀死食品中的微生物与害虫，印制农产品的代谢过程，减少食品败坏变质的各种因素，达到延长储藏时间和保鲜的效果。

辐照储藏食品有许多有点，尤其是杀虫彻底、干净卫生及操作方便。

1980年，联合国粮农组织、国际原子能机构和世界卫生组织根据长期的毒理学、营养学和微生物学的研究资料和辐射化学分析结果及其结论发表出“任何食品当其总体平均吸收剂量不超过10kGy时，没有毒理学危害，不再要求做毒理学试验，同时在营养学和微生物学上也是安全的”这一结论得到了世界食品法典委员会的认可，从而大大推动了世界各国对辐照食品的研究，加速了辐照食品的批准和商业化进程。

3.核技术在环境中的应用

核技术已广泛应用于环境污染治理。

利用辐照处理污染废水和其他生物废弃物比传统方法具有显著的有点，不会造成二次污染。

3.1用辐照法处理生活污水和工业废水

在放射线的照射下，水分子会生成一系列具有很强活性的辐解产物，如氢氧根离子、氢离子、过氧化氢等。

这些产物与废（污）水中的有机物发生反应，可以使他们分解或改性。

该法可明显消除城市污水中的BoD、CoD，并灭活污水中的病原体。

将辐照技术与普通废水处理技术联用，可提高处理效果。

3.2用γ射线辐照处理固体废物

利用γ射线辐照污泥可以灭活泥垢中存在的大量病原体，使其成为良好的农田肥料和土壤改良剂。

德国、美国已建造了每天处理量达1500吨污泥的辐照处理装置。

3.3电子束处理废气

燃煤电厂排放的二氧化硫与氮的氧化物对大气造成污染，脱硫脱硝的传统技术造价昂贵。

利用电子束处理废气是一种切实可行的办法，应用电子束照射的方法可去除二氧化硫和氮的氧化物，同时产生的硫酸铵和硝酸铵这些副产物可以直接用作化肥，无二次污染。

4.核技术在医学中的应用

核技术在现代医学中有十分广泛的应用，在疾病的治疗中起着非常重要的作用。

形成了放射诊断学、放射治疗学等新型学科。

4.1放射诊断学

利用放射性核素进行诊断的机理主要是因为健康组织和病变组织对核素的吸收有轻微的差别。

选用合适的放射性核素可以对人体的几乎所有器官和骨骼进行诊断。

如利用碘123标记的马尿酸可以对肾脏进行功能诊断；吸入少量的含有短寿命核素氪的空气，通过记录下来的射线分布可获知肺叶的功能状况，并可以对肿瘤定位。

放射性核素诊断的方法很多，其中以正电子发射断层术（PET）为主。

4.2放射治疗学

辐射治疗是利用了射线对肿瘤的破坏作用，其前提是需要大量辐射剂量。

现在大都采用γ射线或者高能电子，但用这些射线源均不可避免使周围健康组织受到较高剂量的辐射照射。

当使用中子或π介子时，可以使辐射剂量降低。

在这里起作用的不是中子本身，而是中子与氚原子反应之后产生的所谓反冲质子。

用于π介子治疗法中的π介子是通过质子撞击金属得到的。

中子和π介子的优点是：

重带电粒子在物质中被吸收时在其射程末端有一个升高的电离密度。

带电粒子的质量越小，在其射程末端损失的能量（布拉格峰）越大。

这就意味着，在布拉格峰区域（通过正确的选择使峰区域落在癌变区内），π介子比质子损失更多的能量份额，而质子又比α粒子损失的份额大，因此，用π介子使得癌变区前面的健康组织受到的辐射剂量最小。

π介子治疗只对某些癌症有效。

5.小结

核技术是我国高新技术的重要领域之一，在工业、农业等众多方面的应用发挥着不可替代的作用。

我们期待着核技术在更广范围内的进一步应用，创造无限的价值。

参考文献：

1.王乃颜.核技术的应用和产业化前景广阔.中国核工业，2003,（6）

2.王丹，任少雄，苏军，李卫峰，王熙.核农学报，2004,18（6）

3.郭之虞，王宇钢，包尚联.北京大学学报（自然科学版），2003,（39）

4.王春梅.中国核技术应用发展现状与探讨.能源与环境，2013,（6）