1、核技術運用開展及其防護 陳志 副教授: 及15209840358中國科學技術大學核科學技術學院2主要內容 核技術開展概述； 核技術的物理根底與支撐技術； 射線和粒子束技術及其運用； 放射性核素技術及其運用； 核技術運用過程中的防護； 事故案例； 補充事項。核技術開展概述核技術大事記；核技術的位置；什么是核技術； 核技術的運用領域。核技術大事記1896年貝可勒爾發現鈾的放射性質 1895年倫琴發現X射線鈾礦石世界上第一張X光照片1898年居里夫人發現釙和鐳獨一一位在兩個不同窗科領域、兩次獲得諾貝爾獎 1923年Hevesy首先用天然放射性2

2、12Pb研討鉛鹽在豆科植物內的分布和轉移。提出“tracer的概念。1928 Geiger & Muller 提出測定電離輻射的方法，蓋革、彌勒發明了為電離輻射計數的蓋革-彌勒計數器。豆科植物蓋革計數器1930年勞倫斯制成的第一臺盤旋加速器盤旋加速器1932 Anderson發現positron(正電子)，J.Chadwick發現neutron(中子) 。威爾遜云室 核技術大事記1942年 Enrico Fermi在芝加哥大學展現第一個核子反響堆我國19？。1945年 原子彈我國1964。1934年，約里奧居里和伊麗芙居里第一次得到人工放射性物質，Enrico Fermi 利用中子產生放射性同

3、位素。天然放射性同位素只需40幾種，而今人工制造的放射性同位素已達1000多種。1938 Hahn等發現235U核裂變。1939 Pierre Curie和Fermi發現鏈式核反響。核技術大事記1948 Hofstadter開發用于Gamma探測的碘化鈉晶體，scintillation counter誕生。1952 氫彈我國1967。1955 核潛艇我國19711957 核電站美國60MW,我國1983秦山一期開工，自主設計。 2021 我們一同窗習核技術。 核技術大事記核技術的位置是現代科學技術的重要組成部分；是當代最主要的尖端技術之一；是社會現代化的標志之一。在當代高新技術(6項)中，占有

4、重要份額。 電子信息技術、生物技術、新資料、新能源、海洋技術、航天技術。 1電力系統 11高速公路 2汽車 12航天 3飛機 13因特網 4自來水 14成像技術 5電子技術 15家用電器 6無線電和電視 16保健設備 7農業機械化 17石油化工 8計算機 18激光和光纖 9 10空調制冷 20高性能資料20世紀最偉大工程技術成就 - 20 項 美國工程技術界評出2000/10/1119核技術社會經濟效益顯著。 1993年，美國核技術的非動力運用對美國經濟的奉獻到達2570億美圓，是核電的3.5倍，占美國GDP的3.9，并發明了370萬個就業崗位，是核電的3.5倍。 2004年，中國核技朮總產值

5、400億元人民幣。隨后5年到達1000億元人民幣，并長期堅持在15以上的增長速度。核技術的位置什么是核技術？核技術能干什么？什么是核技術？什么是核技術？ 核技術是基于原子核科學根底知識、粒子加速與射線產生的原理和方法，利用射線與物質相互作用而產生的物理、化學或生物效應為人類各項事業效力的交叉學科領域。核技術是核科學的技術運用，是當代最新的尖端技術和社會現代化的標志之一。 -國家自然科學基金委員會核技術是以核物理、輻射物理、放射化學、輻射化學和核輻射與物質相互作用為根底，以加速器、反響堆、核輻射探測器和核電子學為支撐技術的綜合性很強的現代科學技術。 -羅順忠粒子加速器技術、核探測技術與核電子學、

6、射線與粒子束技術、放射性核素等統稱核技術12什么是核技術？廣義的核技術詳細的核技術歷史上的核技術目前的分類研討和運用與“核有關的技術核武器、核能源、核動力、.軍用核技術、民用核技術核武器核變(裂變、聚變) 及生化效應核能與核動力(核工程)反響堆、熱工核技術(非動力核技術)同位素與輻射技術核技術的運用領域 核技術診斷與輻照治療輻射育種、輻射不育防治蟲害和同位素示蹤等。檢測與分析,輻射加工經過測定碳-l4的濃度測定文物、化石、煤炭等的年代。環境污染治理和分析檢測我國的10MeV直線感應加速器中國第一顆原子彈爆炸煙云核物理和放射化學等根底研討。 優化的EDTMP構造 核技術的物理根底與支撐技術射線和

7、粒子束與物質的相互作用；粒子加速器技術；核探測技術；其它支撐技術。射線和粒子束與物質的相互作用射線和粒子在介質中被散射或吸收阻止、其能量逐漸損失；物質在射線和粒子束的作用下產生電離、激發、濺射、次級射線或次級粒子發射等物理效應；這些研討一方面提供了核構造信息,另一方面也為研制核探測器、防護輻射危害、以及開展各種核技術運用任務打下了根底。粒子加速器技術自20 世紀30 年代初開場,倍壓加速器、靜電加速器、射頻超導直線加速器、盤旋加速器等陸續開展起來。加速器技術在多學科研討、國民經濟、醫學、國防等方面也得到了日益廣泛的運用。核探測技術核探測技術是高能物理及核物理實驗研討的根底,也是核技術的重要支撐

8、技術。通常的核探測器主要包括氣體探測器(利用射線或粒子束在氣體介質中的電離效應探測輻射) 、閃爍體探測器(利用射線或粒子束在閃爍體中的發光效應進展探測) 及半導體探測器(利用射線或粒子束在半導體介質中產生的電子空穴對在電場中的漂移來探測輻射) 。諾貝爾物理獎獲得者丁肇中指點研制的磁譜儀，使命是尋覓宇宙中的反物質和暗物質,并對宇宙中各種同位素的相對豐度和高能量光子進展準確的丈量。其他支撐技術 核電子學； 輻射源與放射性核素制備技術； 輻射劑量學和輻射防護技術。射線和粒子束技術及其運用在根底研討中的運用；在工業中的運用；在醫學中的運用；在農業和環境維護中的運用。在根底研討中的運用各種射線和粒子束與

9、物質相互作用會使入射的初級射線和粒子的形狀或參數發生變化,在有些情況下還會產生次級射線和次級粒子。這些變化和次級發射在很大程度上取決于靶物質本身的組成、構造和特性。因此,對于物理、化學、生物、地質、考古等學科所研討的各種實體與物質,射線與粒子束技術亦是有力的分析手段。通常我們將這類技術統稱為核分析技術。核分析技術主要包括活化分析技術、離子束分析技術和超精細相互作用核分析技術三大類。核分析技術X射線熒光分析(ED、WD、TR)粒子誘發熒光分析P、e微束微區分析中子活化分析粒子束分析背散射分析核分析技術X射線熒光分析核分析技術中子活化分析把極少量的待分析樣品經中子源照射后，不同的核素變成其對應的放

10、射性同位素，這些放射性核素普通發生衰變或軌道電子俘獲E.C.放出一定能量的強度的射線。經過丈量這些射線的能量和強度，從而就可確定出待測元素的種類和含量。核分析技術離子束分析背散射1965年出土，該劍長期埋于地下,仍光彩奪目,非常鋒利。闡明在2500多年前,我國的冶煉業曾經相當興隆。 復旦大學曾在80年代利用PIXE質子X熒光分析方法測試了越王勾踐的佩劍成分，闡明其主要成分為銅和錫，并有少量的鐵和鉛。 核分析技術 離子束分析越王勾踐劍 黃花紋 黑花紋核分析技術 越王勾踐劍 核分析技術離子束分析含砷頭發大氣污染核分析技術離子束分析核反響分析利用特定的核反響，測定反響產物；礦泉水在工業中的運用 輻射

11、加工；無損檢測； 工業核儀表。輻射加工技術的定義 是用于工業、農業等部門的適用技術。它基于輻射作用下物質的物理性質、化學性質或生物性質發生暫時性或永久性的變化。32輻射工藝(輻射加工)食品保鮮： g輻照滅菌輻射消毒： g輻照滅菌輻射育種： g 輻照導致遺傳基因變異。重離子輻照輻照治療：放射性治療輻照交聯：輻照活化輻照降解：輻照活化電子脫硫、脫硝輻射加固輻射交聯聚乙烯熱收縮纏繞帶輻射交聯聚乙烯防水帽 射線輻照安裝 采用的最多的是： 60Co或Cs ； 具有以下特性：較強的穿透才干；較長的半衰期；較高的比活度；消費和運輸費用低。 電子束輻照安裝 能量小于或等于10MeV的電子加速器的任何設備都沒有

12、感生放射性，各種加速器的主要不同在于電子束的加速方式和所需高壓的產生方式。輻照器的類型輻照加工運用技術的優點節能和環境維護 ；可在常溫，甚致低溫下進展加工； 反響速率與產量易于控制，產品性能優良；產品純真，無添加劑和殘留物，這對生物醫學產品尤為重要；可引發固態反響，補充常規方法之缺乏；可用快速度加工，提高產量。 36輻照加工運用技術的缺陷一次性投資較高，如工業電子加速器少那么12百萬元，多那么上千萬元不是普通企業能接受的；與常規方法競爭猛烈，常規方法能勝任的加工工業，輻照法很難開展 ； 多數人在心思上對放射性有排斥性，這在目前或多或少妨礙了核技術的順利開展。 37工業CT的運用無損檢測 質量控

13、制、物件的組成、構造、資料等 精細器件的內部探傷平安檢測 集裝箱平安檢測 航空箱檢測 打擊走私集裝箱CT福來爾轎車透視圖上圖：程度透視圖；以下圖：垂直透視圖汽車內部構造掃描CT 截面掃描圖左圖：前輪部位；右圖：后輪部位從中可以明晰看出前輪部位減震器彈簧、輪胎等的構造截面，后輪部位的備胎、車廂等截面也很明晰。卡車掃描圖象集裝箱檢測集裝箱和車輛檢測系統Fixed Position Truck ScannerMobile Truck and Cargo Scanner平安檢測物性判別：汽油、炸彈等危險物品例如， 同是液體的水和汽油的密度分別是1.0 和0. 7， 很容易區分。航空箱的斷層圖像箱中有3

14、個塑料瓶子, 里面灌滿了汽油(左瓶)、水(中瓶) 或是一半汽油一半水(右瓶)。從圖中可以明晰看到瓶中不同性質液體的灰度明顯不同。此外, 在一盒黃油脂內埋藏一塊肥皂, 利用斷層圖像也能隨便分辨出來。圖中兩個灰度不同的圓分別顯示聚乙烯棒和聚四氟乙烯棒的截面。此圖像充分闡明CT 檢測系確實具備了物性判別的功能。平安控制質量控制小型X射線檢測系統XCTX射線行李包檢查系統48X射線行李包檢查系統 任務原理： 一束經經過準直器的非常薄的x射線束穿過保送帶上的被檢物品，X射線被被檢物品吸收，最后轟擊安裝在通道內的探測器。 探測器把X射線轉變為電信號，這些很弱的電流信號被放大，并送到信號處置機箱作進一步處置

15、。 當被檢物檢查時，非常薄的扇形x射線束一線一線地掃過被檢物，相當于對被檢物進展切片。圖象采集系統搜集并存儲每一掃描線的圖象信息，而得到了被檢物的整個圖像信息。49核技術運用與輻射防護射線探傷 內部缺陷對于金屬資料與工件，特別是接受高壓、高溫、高速運轉及易爆的機件，是極其危險的隱患。因此，產質量量的無損檢驗也就有特別重要的意義。YG-192和YG-192C射線探傷機射線探傷利用射線對被檢查的部件內部缺陷或構造進展探測；多運用于被檢查的部件較薄，可以隨時隨地的開展任務，保管方便，射線強度調整快捷，無需像放射源那樣隨時間衰減而改換等優點；射線探傷機任務時需求電源，僅適宜在固定場所或有電源保證的情況

16、下運用。5151工業核儀表技術核子密度計泥沙計濃度計品位儀核子(皮帶)秤核測井射線測厚儀其他灰分測量、煤質檢測核子料(液)位計、核子料(液)位開關水份計工業核儀表 核儀器儀表是指利用放射性物質或X射線的特性，顯示或丈量被測物質或資料特性的儀器儀表或相應的設備。 具有快速、準確、非損壞性、不接觸、可以實現自動檢測或延續檢測等特點。 包括輻射密度計、料位計、核子秤、測厚儀、中子水分儀等。53工業核儀表密封放射源儀表 凡帶有密封放射源都儀表統稱為密封放射源儀表。運用都放射源大多是、類源，活度普通在1071010Bq毫居里級或居里級程度。運用X射線任務的儀器儀表 關鍵部件是發射X射線的器件。只需在通電

17、開機時才有X輻射。54核儀器儀表 按照照射線入射到探測器前與物質發生相互作用的類型分為3類： 透射式輻射儀表 反散射式核儀表 核反響式核儀表55透射式輻射儀表任務原理 透射式輻射儀表的放射源和探測器分別對應地安放在被測物質地兩邊，入射射線穿透物質時被減弱了，同時探測器丈量出出射線的劑量率或計數率。56反散射式核儀表 反散射式核儀表是利用射線與物質相互作用產生的反散射的一種核儀表。57核反響式核儀表 利用高能中子發生器把非放射性物質誘發成放射性物質。 生成的放射性核素能發射出其能量可被識別的特征射線。 58工業核儀表-核子密度計例如：選礦工藝中礦漿和浮選液濃度的在線檢測和控制；油田和石油化工過程

18、中油品含水率的測定；選煤廠選煤液密度的檢測和控制；化工廠酸、堿、鹽的濃度以及各種成分配比的在線檢測；造紙廠紙漿濃度的測定和控制；江河中水流含沙量的測定。用途： 各種料液濃度的在線檢測和控制。也可經過密度而間接測定出料液中某種成分的含量、以及兩種物料的本比等。 丈量密度時，Cs源發出射線進入被測資料，穿過被測資料的射線被裝在 儀器內的探測器(G-M計數管)接納并給出計數。假設資料的密度較低，穿過資料的射線就較強，探測器 在單位時間內的計數就較高，反之，假設資料的密度較高，高密度資料對射線的屏蔽較強，探測器在單位時間內的計數就較低。60工業核儀表-核子密度計核子濕度密度儀 丈量水分時，中子源發射的

19、中子進入被測資料，高能中子與被測資料水分中的氫原子相互作用而降低能量成為慢中子，慢中子被儀器內的探測器接納。 被測資料含水量大，慢中子數就多，探測器的計數就高，反之就低。然后，微處置機把接納到的計數經過數據處置，得到被測資料的水分量。61工業核儀表-核子密度計原理： 利用物料對射線的吸收原理。放射源發出的射線穿過穿透保送機上的物料后，強度減弱，物料越多，減弱的程度越大，探測器接受的射線強度也減少，根據探測器輸出脈沖數變化，就可以測出保送機上物料的多少。 假好像時測出保送速度，那么物料對速度之積分就是單位時間傳送物料的分量。工業核儀表-核子(皮帶)秤運用的放射性核素主要是Cs，活度在30mCi至

20、130mCi。工業核儀表料位計及料位開關原理：檢測射線穿透料倉或管道中物料后的強度，根據射線強度的變化來計算、判別物料的料面程度，控制物料的保送。 放射源安裝在料倉或管道的一側，探測器安裝在另一側。 料位計常用60Co和Cs源，活度從10mCi到1Ci不等。工業核儀表料位計及料位開關用途：用于工業過程中對料位和液位進展定點檢測和報警控制，適宜于各種惡劣環境下長期運用。也可用于對運動形狀的設備和工件進展定位檢測或定位控制。更可推行運用到對運動物體的速度和長度、寬度進展非接觸式檢測。 如可用于礦山、煤炭、電力、鋼鐵、冶金、水泥、化肥、化工等系統進展料位上下限的檢測和報警控制；可用于礦車、料斗油罐等

21、的灌裝控制，運輸車、斗的遙控定位。高溫、高壓、腐蝕性液體的液位控制。食品、飲料自動消費線的罐裝自動控制等。 放射性同位素射出的射線經過被測物質時，部分被吸收或散射。當放射源的強度和被測物質不變時，射線強度的變化僅與被測物質的厚度有關。66工業核儀表射線測厚儀(1)射線測厚儀工業核儀表射線測厚儀(2) X射線熒光測鍍鋅板的鍍層厚度原理： 利用241Am放射源產生的射線直接照射在鍍鋅的薄板上，激發出鋅和鐵的特征X熒光。X熒光經正比計數管探測后得到Zn和Fe的能譜曲線，根據譜線的峰面積大小求出鋅層的頂部、底部及平均厚度。美國EMC公司研制X-RAY在線測厚儀工業核儀表射線測厚儀測 厚 儀 放射性測厚

22、儀按輻射方式分為穿透式透射式和反散射式兩種； 按運用的放射源的種類，測厚儀分為： 射線測厚儀 射線測厚儀 軔致輻射測厚儀 X射線熒光測厚儀70測 厚 儀 用于監測延續消費過程中金屬板、薄膜、紙張和鍍層管的厚度； 測厚儀常用的放射性同位素有14C、60Co、85Kr、90Sr等。7172測厚儀工業核儀表礦石檔次儀礦石檔次儀(1)原理：采用電子對效應和散射光子結合測定方法。當鐵原子和高能射線發生相互作用時，產生電子對的幾率遠遠大于礦石中的其他元素，對湮沒輻射和散射光子的混合譜進展分析，就可得到鐵的檔次值。 (2)用途：用于礦石或礦粉保送過程中鐵檔次的在線延續檢測。(3)特點： 用電子對效應丈量鐵礦

23、石(或礦粉)中鐵的檔次，不受礦石的顆粒度、密度、疏松度、環境等外界要素的影響。工業核儀表礦漿檔次儀礦漿檔次儀 (1)原理：多能量吸收法，選取適宜的射線能量，使丈量不受礦石粒度、濃度和成分變化的影響。 (2)用途：鐵礦石處置工藝中原礦、精礦、尾礦液流中的鐵檔次和沙石含量的在線檢測和控制；工業核儀表煤質及灰分丈量煤灰份是煤的質量的重要目的。如今通用的方法是化學檢驗法，但化學檢驗法存在著比較大的滯后性，無法在線檢驗，這樣就給消費或運用呵斥不可防止的損失。核測井技術是隨著當代核技術的開展和石油、煤炭、地質礦產等對核測井技術開展的需求而迅速開展起來的尖端測井技術之一。隨著人工放射源技術、傳感器技術、丈量

24、技術、信息處置技術與計算機技術的開展，核測井技術目前仍處在飛速開展之中。工業核儀表核測井射線測井在煤田地質勘探中廣泛運用；運用放射性同位素60Co、241Am或Cs；物質密度小，吸收射線少，而散射射線多。77工業核儀表射線測井工業核儀表射線測井散射能譜測井表示圖散射能譜測井利用源發出的射線與物質的相互作用引起的射線強度的變化和誘發的特征能譜加以確定物質的成份和含量。早期只利用康普頓效應測定地層的密度，稱補償密度測井同時利用光電效應和康普頓效應，測定地層的巖性和密度，稱巖性密度測井巖性密度測井進一步改良又開展為能譜巖性密度測井中子測井大多運用AmBe中子源，活度約n10Bqn1011Bq 屬于類

25、源；中子測井包括 中子中子測井和中子測井。79中子測井80工業核儀表水份計測水份在線射線測厚儀鋁箔消費離子感煙火災探測器83煙霧探測器镅-241煙霧報警器離子感煙火災探測器主要運用241Am放射源，含量約幾kBq到40kBq不等，小于豁免程度。 離于型感煙火災探測器的制造、裝配和拆洗任務屬于放射任務。作業場所應配備外照射劑量監測和外表污染的監測儀器。84靜電消除器靜電消除器不斷地放射出的射線能使介質(空氣)電離，這樣就在靜電的外表與消除器之間構成了通路，使積累的靜電走漏或中和，從而完成靜電消除任務。大多采用放射源147Pm(钷p) 90Sr、90Y(釔Y)、204Ti等放射性同位素消費靜電消除

26、器。也有運用粒子作為靜電消除器放射源的，雖然它的射程短，但發射的部分能量較高。85靜電消除器 在裝有靜電消除器的區域任務的人員不會遭到有影響的輻射照射，但是維修靜電消除器的任務人員在短時間內會接受某一種程度的受照劑量。 所以，維修、安裝、保管靜電消除器的人員要佩戴個人劑量計，并定期監測和建立個人劑量檔案。86X熒光分析儀任務原理： 射線照射靶物質時，經過光電相互作用，使靶原子受激，退激時，躍遷能量以特征X射線方式釋放出來，稱為X射線熒光。 不同元素的殼層電子受激發后，其退激時，會發射不同能量的特征X射線，它們與元素所處的物理和化學情況幾乎無關。87X熒光分析儀 x熒光分析儀根據丈量到特征X射線

27、的譜峰的能量信息即可以判別元素的種類；而根據譜峰的強度就可以分析出各元素的含量。 定性分析：不同元素的熒光x射線具有各自的特定波長，因此根據熒光x射線的波長可以確定元素的組成。 定量分析：元素的熒光強度和元素的含量相關。88X熒光分析儀89在醫學中的運用 核醫學成像； 腫瘤的放射治療。核醫學4500余人從事核醫學的研討運用，15000余人從事放射治療任務；大城市的中心醫院已普遍建立了核醫學科；每年核醫學檢查超越80萬人次，治療1000萬人次；40多家有關的消費企業可以供應1000余種放射性同位素和制品。核成像技術醫學CT(MCT) X射線斷層掃描(XCT) 核磁共振CT(NMR-CT) 正電子

28、發射CT(PET) 同位素單光子發射CT(SPECT) 康普頓散射CT(CST) 穆斯堡爾效應CT核成像技術 核成象技術的共同原理：利用與核有關的物理量在被測對象中的衰減規律或分布情況，獲得物體內部的詳盡信息，經過電子計算機對這些信息作快速處置，最終重建被測物的內部圖象。 它們的數據獲取部分，從物理原理到詳細構造均可相距甚遠；但它們的數據處置部分那么都基于計算機信息處置和圖象重建技術。核素掃描機相機 相機是一次成像的醫療設備，它主要由探測器包括準直器，閃爍晶體光電倍增管等，電子學讀出系統和圖像顯示紀錄安裝等幾部分組成。CT/PETCT的根本原理計算機斷層成像技術(CT) Computerize

29、d Tomography ：是一種重要的無損檢測技術，是物理學與計算機科學的開展產物。基于射線與物質的相互作用原理，經過投影重建方法獲取被檢測物體的數字圖像。經過丈量在不同的方位角下射線穿透被檢測物件后的投影強度，計算出物件橫截面上的衰減系數分布，轉換成像屏顯示的斷層成像。CT安裝所得到的是被檢客體的斷層圖像。在此圖像上， 客體內各部分是分別的，而圖像的灰度值正比于物質的密度。由于各種物質都有本人特定的密度，因此能夠由CT圖像灰度值來確定被檢客體的資料性質。X射線CT機 CT的誕生：1914年，俄國學者按照運動產生模糊的實際，首先提出體層攝影的實際，即用一種特殊安裝，使想察看的人體某層組織影像

30、較清楚地顯示，而該層組織以外的那么模糊不清，以獲取較大的空間分辨力。1930年意大利的Vallebona氏開場將體層攝影的有關實際和它的運用方法運用于臨床并獲得了很好的臨床效果。1961年美國神經內科醫生Oldendor提出了電子計算機X線體層技術的實際。1968年英國工程師Hounsfild氏與神經放射學家Ambrose氏共同協作設計，于1972由英國EMI公司勝利制造了用于頭部掃描的電子計算機X線體層安裝。1974年在蒙特利爾(Montreal)召開的第一次國際專題討論會上正式將這種檢查方法稱作電子計算機體層攝影(computer tomography,簡稱CT)。X射線CT機CT=“投影

31、投影投影SPECT單光子發射計算機斷層Single Photon Emission Computed Tomography,簡稱SPECT。1979年研制勝利。SPECT的根本原理，是利用放射性同位素作為示蹤劑，將這種示蹤劑注入人體內，使該示蹤劑濃聚在被測臟器上，從而使該臟器成為Y射線源，在體外用繞人體旋轉的探測器記錄臟器組織中放射性的分布，探測器旋轉一個角度可得到一組數據，旋轉一周可得到假設干組數據，根據這些數據可以建立一系列斷層平面圖像。計算機那么以橫截面的方式重建成像。 SPECT顯像SPECT與相機的比較SPECT包含了相機的功能，添加了斷層圖像獲取和圖像重建功能。SPECT與相機相比

32、有三個優點SPECT可以得到真正的三維立體信息，即由許多二維斷層圖像重建而構成三維圖像，而相機只能得到二維重疊圖像。SPECT提供了全定量的分析手段。相機測得的放射性強度是單位面積的迭加信息；SPECT可得到單位體積的放射性濃度，能反映臟器深度方面的活性差別，這是開展定量分析的根本根據。SPECT改動了臟器深度方面的空間分辨率，而普通相機對表淺部位容易探測，對臟器深部就很困難，深部信息重疊在一同，很難分辨。SPECT與X-CT比較1X-CT是透射式成像設備，射線源在人體外部；SPECT是發射式成像設備，射線源在人體內部。2X-CT的空間分辨率較高，可到達小于0.5mm，所以圖像明晰；SPECT

33、的圖像分辨率只需4mm左右，圖像明晰度不如XCT。 3X-CT的射線源是X射線；SPECT的射線源是射線。 SPECT與X-CT比較4X-CT測得的圖像反映的是臟器形狀；而SPECT測得的圖像可反映臟器的構造和功能。5在圖像重建方面，SPECT和X-CT普通都采用濾波反投影的重建方法。6SPECT的價錢普通比XCT廉價，約為X-CT的1/3，為核磁共振MRI的1/5。 PETECT的另一大類是正電子發射型計算機斷層Positron Emission Computed Tomography，簡稱PECT或PET。SPECT探測器接納來自體內的示蹤核素發出的射線，而PECT探測器接納體內正負電子湮

34、沒輻射所產生的一對511keV的光子，在物理上兩者無明顯區別，但方法上有很大不同。PET是現代核醫學臟器顯像技術處于前沿的一種儀器，是目前最先進的核醫學儀器。運用正電子放射性核素為短半衰期或超短半衰期的核素，主要由加速器消費 ，如11C、13N、15O、18F、67Ca、201Tl等。X-CT與ECT的主要區別X-CT是利用常規X線從外部穿透機體后，根據組織密度的差別成像，ECT顯像是反映放射性藥物在體內的分布圖。X-CT是反映解剖構造，ECT是既反映解剖構造又反映器官的生理和功能。SPECT不用配備盤旋加速器，價錢相對廉價，因此在臨床中廣泛運用。SPECT能進展放射性核素體內分布相對比較顯像

35、，但進展體內定量顯像就比較困難，也不太準確。都能得到斷層顯像，顯像原理都是利用晶體轉換光子射線能量成熒光光子并被光電倍增管探測和放大，得到與放射性核素在體內分布、活性強弱一致的圖像。SPECT和PET的比較PET-CT，PET-MRPET-CT,PET-MR將CT或MR與PET融為一體,運用同一個檢查床和同一個圖像處置任務站，將PET圖像和CT圖像交融。由CT或MR提供病灶的準確解剖定位,而PET提供病灶詳盡的功能與代謝等分子信息,具有靈敏、準確、特異及定位準確等特點,一次顯像可獲得全身各方位的斷層圖像,可一目了然的了解全身整體情況,到達早期發現病灶和診斷疾病的目的。醫用輻射源的分類醫用輻射源

36、分類射線安裝分為3類：是指X線機、加速器、中子發生器以及含放射源的安裝。放射源分為5類：是指除研討堆和動力堆核燃料循環范疇的資料以外，永久密封在容器中或者有嚴密包層并呈固態的放射性資料。非密封放射性物質運用場所分為三級：是指非永久密封在包殼里或者嚴密地固結在覆蓋層里的放射性物質。醫用輻射輻射源的分支學科X-CT 即X射線計算機斷層攝影安裝； DSA 即數字減影血管造影； DR 即數字攝影；CR 即計算機攝影； SPECT 即單光子發射計算機斷層顯像安裝； PET 即正電子發射計算機斷層顯像安裝。在農業及環境中的運用 輻射育種；三廢處置。輻射育種到2002年底，中國已累計育成突變種類638個，超

37、越世界各國輻射誘變育廢種類總數的四分之一；輻射誘變良種年種植面積約占中國各類作物種植面積的10%；輻射誘變良種作物每年為中國增產糧食近40億公斤、棉花1.51.8億公斤、油料0.75億公斤。 輻射育種 “種瓜得瓜，種豆得豆 在自然界里一切的生物，它們子代都有與其親本類似的特性，這就叫做遺傳性。一個優良種類所以能增產，就是由于它具有可遺傳的優良特性。另一方面，一個優良種類也不是一成不變的。它隨著環境條件的變化和內在的緣由而不斷發生變化，這就叫做變異性。遺傳性和變異性是對立的一致。假設沒有遺傳性，那么自然界現有的各種生物將不復存在。而假設沒有變異性，也就沒有生物的進化。 選育優良種類 隨著科學技術

38、的提高，人們已不再等待自然的恩賜，單純地利用植物本身自然產生的變異突變率百萬分之一育種，而運用現代科學成就發明了許多新的育種方法，如：雜交育種、誘變育種輻射育種、單配體和多配體育種等。輻射育種 運用原子反響堆產生的熱中子或加速器產生的快中子，以及放射性同位素放出的射線使生物細胞內遺傳物質DNA的構造發生改動，從而引起生物形形色色的性狀突變的育種方式。 航天育種培育的南瓜王左和大茄子右 輻射育種特點：突變幾率比常規育種方法高出幾百倍甚至上千倍；節約育種時間，雜交育種需6-7代方可穩定，輻射育種至少可節約一半時間。可使作物株高、成熟期、抗病才干、產量、營養價值等目的得到明顯提高。育種方法簡單，只需

39、仔細選材，控制輻照劑量、調整好時機、溫度、濕度等條件即可達預期目的。我國的輻照食品產業 我國輻照食品的數量自20世紀90年代以來迅速添加，輻照種類主要有調味品、脫水蔬菜、功能食品、水產品、寵物食品和熟畜禽肉類產品等，截至2002年，我國經過輻照處置的食品已超越10萬噸，位居世界第一，直接產值超越20億元。近10年來，中國利用同位素示蹤法，增產糧食19億公斤，創經濟效益28億元；中國自60年代以來，先后對10多種害蟲進展輻射不育研討；近年來對柑橘大實蠅的人工豢養與釋放實驗，獲得了勝利。害蟲輻射不育廢氣處置 主要大氣污染物：SOx與NOx 煙氣脫硫脫硝技術主要有固相吸附與再生技術、濕法同時脫硫脫硝

40、技術、吸收劑放射法等，絕大多數遇到本錢過高或安裝復雜的困難，例如以石灰噴霧法脫硫，用酸、堿吸收或催化復原法去除NOx等。 電子束照射法(EBA)脫硫脫硝：20 世紀90年代俄羅斯科學院西伯利亞分院的核物理研討所制造的加速器供應波蘭和日本，用以凈化煙霧。波蘭用俄羅斯消費的加速器凈化劣質煤熄滅產生大量SO2與NOx 。日本利用俄羅斯消費的加速器凈化燒渣滓時所產生的煙霧。 輻射治理三廢 輻射凈化煙道氣 脫硫、脫硝。當輻射劑量大于25kGy時，97%以上的SO2被去除掉；當輻射劑量為10.3kGy時，88%的NOx被去除掉。 固體廢棄物的輻射處置 生活用水和廢水的輻射處置123廢水處置輻射處置廢水始于

41、1956年，最初的研討主要是針對廢水消毒。20世紀70年代初，美國的邁阿密建立了一套大規模電子加速器，用于廢水和污泥的處置研討。20世紀八十年代，在全世界范圍內有許多有關水和廢水輻射處置的根底研討和工業實際。日本高崎的原子能研討所用電子束和射線進展廢水和污泥的輻照處置研討，日本東京的首都同位素研討中心自從1983年起便集中研討輻射處置填埋廢渣的浸出物，以減少微生物和破壞有毒的有機污染物。在德國，有60Co源安裝在760個深井中用于飲水和工業廢水的處置。 在美國，用高能電子處置家庭廢水始于1980年麻薩諸塞州首府波士頓的鹿兒島廢水處置廠。在原捷克斯洛伐克雷澤的核研討所，自從1986年起就曾經確定

42、飲用水的輻射研討方案，他們用800Gy劑量的輻照來替代氯氣，以消毒飲用水。印度的巴巴原子研討所研討中心在Baroda的Gajera wadi污水處置廠有一座18.5PBq500kCi60Co的中間工廠用以輻照處置廢水或污泥。輻照去除有機污染物農藥：Mincher等利用射線對PCBs和DDT等類物質進展降解的研討闡明，輻照劑量為100 kGy時，PCBs的去除率達85%，而DDT輻照50 kGy的去除率就已接近100%。GC-MS分析闡明，降解產物為低分子量的含氯物質。外表活性物質：輻射技術可以使其分子發生斷裂而分解成較輕的易于排除的物質，失去發泡才干。染料：輻射技術可以使含有染料的廢水退色。其

43、他：輻射技術還可以對木質素、硝基苯胺、增塑劑、亞硝胺類、氯酚類(Chlorophenols，CPs )和有機溶劑等進展有效的處置。有機物輻照降解普通以氧化反響為主，堅持較高的氧氣含量，可有效提高氧化性自在基的產額，同時抑制復原性物質的產生。輻射滅菌 定義： 利用60Co或Cs發生的射線，能量低于5MeV的X射線和10MeV以下的電子束等電離輻射安裝對產品以滅菌為目的的輻射處置。用途： 醫療安康產品、食品、添加劑和調味品。126輻照滅菌滅菌原理：細菌是由有機復合物構成的，因此輻照可以有效地使細菌失去活性。滅菌效果影響要素：輻照劑量、輻照區域內水的溫度、水的穩定形狀、水中存在的化學試劑以及不同類型

44、病菌對輻射的敏感度等。 微生物對于給定劑量輻射的敏感性既取決于物理要素溫度和輻射質量和化學要素激活劑和維護劑，又取決于生物的或生理的要素生長階段和DNA總量。輻照之前對廢水做適當的預處置，有利于到達微生物最大的致死效應。用比較小的劑量如0.25kGy1kGy進展輻照，對普通細菌如大腸桿菌、沙門氏菌等，90%的劑量可將它們殺死。飲用水的消毒飲用水氯滅菌缺陷：1.液氯和二氧化氯的投加添加了水中不揮發性有機氯化物的含量，2.氯與水中有機物能夠會生成有致癌性的三鹵甲烷。GB/T5750.10-2006 生活飲用水規范檢驗方法 消毒副產物目的GB 5749-2006 生活飲用水衛生規范輻射滅菌的優點：1

45、.不會產生有毒的含氯有機物，2.輻照對于用氯難以殺死的過濾性病毒有很好的消毒作用。3.兼用輻照滅菌還可以大大減少投氯量，在殺滅微生物的同時，輻照還可以促進能夠生成三鹵甲烷的前體有機物如：間苯二酚、丙酮酸、4-氧基苯酚等的分解。常規指標限值，mg/L非常規指標限值，mg/L三氯甲烷0.06一氯二溴甲烷0.1四氯化碳0.002二氯一溴甲烷0.06亞氯酸鹽（用而氧化氯消毒）0.7二氯乙酸0.05氯酸鹽（用復合二氧化氯消毒時）0.7二氯甲烷0.02氯化物250三鹵甲烷各實測濃度與限值比值之和1三氯乙酸、三氯乙醛、五氯酚等輻照去除無機污染物1979年新英格蘭水族館和麻省理工大學研討組指出，足夠對液體污泥

46、消毒的劑量也能有效復原水溶性有毒金屬鹽，而使金屬不易被植物吸收。加拿大原子能公司報道完成從工業廢水中輻照-浮選回收汞，并實如今醋酸存在下將水合酸性Cr(VI)被電離輻射有效復原為Cr(III)。Schmelling、Mahnaz等分別利用電子束和射線對含Pb2+和Hg2+的廢水進展處置。研討闡明，金屬離子在輻照產生的水合電子和氫原子作用下，可被復原為低價或單質金屬，并從溶液中沉淀出來。重金屬離子Pb、Hg、Cd、Cr或它們的鹽復原為低價或單質金屬研討階段.Schmelling D, et al. Radiation Physics and Chemistry, 1998, 52(1-6):37

47、1-377Mahnaz C. et al. Radiation Physics and Chemistry, 1998, 53(2):145-150輻射技術與其他廢水處置技術聯用輻射-微生物處置活性炭吸附-輻射處置輻射-絮凝沉淀處置輻射-臭氧處置輻射處置污泥 污泥輻照的優點：輻射技術是目前國際上普遍以為很有出路的污泥處置方法(1)能殺死污泥中的病菌和病毒，消毒效果比熱處置可靠；(2) 不破壞污泥中的有機氮化物，不會減少了污泥的肥力和產生難聞的臭味(巴氏熱處置法中氮損失較多，污泥的肥力下降)；(3)能防止污泥中的雜草種子發芽，但不會影響正常種子的發芽；(4) 處置溫度較低(2530)，減少對工廠

48、設備的腐蝕；(5) 可以氧化有毒的和危險的有機物污染物如殺蟲劑、除草劑、多氯聯苯等，把難于生物降解的物質轉化為容易降解的化合物；(6)輻照后的污泥具有良好的脫水性能(各種原始水樣在堆積時構成的淤泥的體積比運到消毒工廠的污水體積要小1到2個數量級)，可省去化學絮凝劑和一些相應的設備。污泥經輻照滅菌后，可作為肥料直接在農田運用。放射性核素技術及其運用 放射性核素測年； 放射性核素示蹤； 放射性藥物； 放射性核素電池。核年代學(同位素測年)地質時代考古文物鑒定拿破倫 1821年5月5日死于流放的小島上。有許多猜測：胃癌/謀害/進入金字塔受驚而死等;1961年一位瑞士人給英國法醫部門送去了一個寫有“不

49、朽的拿破倫之發的信封。拿破倫死后第2天整容時取下的。中子活化分析分段丈量發現頭發中部 45cm范圍內砷As含量高達1110-6 克，超出正常人13倍。 推算砷中毒時間長達數月。結論：拿破倫死于砒霜As2O3)慢性中毒急性發作。拿破侖之死 ? 拿破侖之死 ? 耶穌“裹尸布的下落 ，眾說紛紜。意大利都靈大教堂里收藏一塊帶有血跡的白色麻布，曾被以為就是耶穌的“裹尸布，每隔50年才向信徒和公眾展現一次。1986年科學界對這塊“裹尸布采用改良的碳-14測年方法對其進展了真偽區分。由國際上三個著名的碳-14實驗室分別進展測定，每個實驗室都得到4個樣品，但其中只需1個樣品是從“裹尸布上剪裁下來的，其他3個樣

50、品為不同時代的對照樣品，只需都靈大教堂的大主教和英國大不列顛博物館的考古權威知道這4個樣品的真實出處。幾個實驗室的檢驗結果一致證明：這塊裹尸布的年代在公元1260-0年之間的能夠性為95，而不會早于公元1200年的能夠性為100傳說耶穌蒙難時間大約為公元初。 耶穌的“裹尸布長期以來人們不斷以為是哥倫布在1492 年發現了“美洲新大陸，但如今遭到了挑戰 600年前的雞骨。在對美洲智利發現的雞骨的DNA測試闡明這些雞和平洋波利尼西亞群島上的雞有著基因上的聯絡。對雞骨放射性碳檢測顯示，這種雞大約有600年的歷史。闡明首先把雞帶到南美大陸的并不是西班牙殖民者。美洲新大陸同位素示蹤定義：將可探測的放射性

51、核素添入化學、生物或物理系統中，標志研討資料，以便追蹤發生的過程、運轉情況或研討物質構造等的科學手段。同位素示蹤 1923年， Hevesy 在丹麥玻爾實驗室任務期間，將豆科植物浸泡在含有天然放射性核素210Pb(RaD)和212Pb(ThB)的鉛鹽溶液中，研討植物吸收鉛的機制(分布和轉移)。結果發現：鉛全部被吸附在根部。1949年，Calvin用14C提示了光協作用同位素示蹤的運用化學反響過程；在分子程度上，動態、定量地研討生命景象；免疫化學、疾病的診斷。工程問題地質科學鐵-59 、鉻-51 ：為了測定紅血球生成的比例、紅血球的壽命、血球量等數據，過去經常利用放射性同位素鐵-59。但是，鉻酸

52、鈉Na2CrO4分子很容易和紅血球結合。往血液里滲入鉻酸鈉分子要比摻入放射性的鐵原子更為簡單、方便。因此，如今都采用帶放射性的鉻-51，而不再運用鐵-59了。貧血癥患檢者：可以注射標志了鉻-51的紅血球，用以測定患者體內紅血球的壽命。然后，與安康人進展比較，從而可以診斷出：是紅血球本身有異常呢？還是血液中含有破壞紅血球的物質？檢查心臟輸出的血液量：需求運用鉻-51標志的紅血球。查清血液的流量就可以判別：患者是心臟本身有缺陷呢？還是血液循環系統有缺點？診斷治療藥物 鈉-24：可檢查血液循環系統 能夠大家有過體驗，舐一舐手指傷口上的血，會有咸味的覺得。這是由于血液中含有1的鹽分即氯化鈉人這里，我們

53、應該留意的就是這個氯化鈉。在做示蹤實驗時，需求加進帶有放射性標志的鈉-24，以替代普通氯化鈉中的鈉-23，像這樣，帶上了放射性標志的物質叫做放射性標志化合物。 將事先制備好的放射性同位素氯化鈉-24的溶液，注射到手臂或腳部的靜脈中。于是，它隨著血液一同在體內流動。同時，它會不斷地放出射線。這時他可以把丈量探頭很小的放射性計數器放在人體的各個不同部位，等待著氯化鈉-24的到來。這樣就可以測出：體內的血液循環到達各個部位所需求的時間。于是，可以查明血液循環系統能否有狹窄或妨礙的情況。診斷治療藥物 碘-131：碘-131可以用來檢查甲狀腺癌的轉移、腦腫瘤以及測定甲狀腺的大小、外形和功能等。金-198

54、：同位素金-198可用來作為掃描肝臟安康與否。 肝是由許多肝細胞和肝竇即肝細胞之間的腔隙組成。金-l98經靜脈注射后，很快到達肝臟，最后90以上均被星狀細胞所攝取，濃集在肝內。 利用掃描儀或照相機探測和追蹤金-198放出的射線，再經過顯像就可以把金-198在肝內的分布情況照實的反映出來。 正常的肝臟，肝掃描的圖形呈三角形，肝內放射性分布是均勻無缺損的。假設肝內某處有病變腫瘤、浮腫等，病變處的肝細胞和星狀細胞就被破壞，病變組織就喪失了攝取金-198的才干。反映在掃描圖上，病變處就會出現放射性稀疏、缺損區。診斷治療藥物 原子電池 美國最新研制的63Ni原子電池具有體積小1mm3以下、運用壽命長，可

55、不延續供電50年以上等特點，有望處理微電子機械系統MEMS，尺度在1.0微米1.0毫米 能源供應的難題。 微型63Ni原子電池的研制勝利將是能源研討的一個艱苦突破，并使MEMS在航天、醫學、生物、國防等運用方面真正發揚其優勢。 光電同位素電池實物美國，2005核技術的其它運用 避雷針 原子燈 微加工； 防偽； 核武器； 核能。富蘭克林避雷針：這種避雷針維護半徑只需避雷針安裝高度的1-1.5倍。因此，對平頂的大建筑群，就要在上面裝許多支避雷針。同位素避雷針：使避雷針附近的空氣大量地電離，自動地翻開一條與云中電荷相通的電的通路；而富蘭克林避雷針的尖端只能產生少量的離子。它能及早放電，使維護區內無閃

56、電產生。維護范圍也大得多。同位素避雷針镅-241放射源：它放射的射線具有很強的電離才干，一個粒子在空氣中前進一厘米的路程能產生4萬對離子。這么多離子在空氣中挪動，足以呵斥一條電的通路，把云層中的電荷引下來。镅-241半衰期達433年，可長期運用。其它運用 同位素避雷針“長明燈 一位希臘歷史學家曾記錄在埃及太陽神廟門上熄滅著的一盞燈。這盞燈不用任何燃料，亮了幾個世紀，無論刮風下雨，它都不會熄滅。羅馬神學家圣奧古斯丁曾描畫，埃及維納斯神廟也有一盞類似的燈，也是風吹不熄，雨澆不滅，真有點像從所述的火焰山上尋覓的火種。“長明燈燃料 假設是普通的煤油燈，就要耗費多少萬升的煤油。難道它們的燃料是可以不斷補

57、充的？中世紀以后，許多思想家曾經試圖用補充燃料的方式制造一盞“長明燈，即在燃料將耗盡時，快速補充燃料。但是沒有一個實驗勝利過。即使利用現代的燃料延續補充技術，制造一個千百年長明的燈，也不太現實。其它運用 原子燈發光粉：如例如硫化鋅、硫化鈣、硅酸鋅等，它們都有一種特性，當其接受光能和其它方式的能量時，本身就會被激發，處于能量的不穩形狀中。它隨時都要從這種不穩定的激發態回到穩定的基態，這時就將多余的能量以光波的方式釋放出來。原子燈燈泡：其制造過程大致如下：先把一種含鈰元素的玻璃按需求的大小和外形吹成玻璃泡，在玻璃泡的內壁均勻涂上一層液體硅酸鈉，吹入硫化鋅銅發光粉，涂有硅酸鈉的地方就把發光粉粘住，燈

58、泡內抽成真空，充入一定壓力的氣體放射性同位素。目前國產的原子燈是用氪-85作為幅射激發劑，用硫化鋅銅發綠光或硫化鎘發紅光作發光體。 原子燈優點：運用壽命長，平安性高。可運用一、二十年，不會因打火花而引起火災和爆炸事故。不論在任何惡劣的自然環境中都能正常任務。 其它運用 原子燈美國IBM公司光刻線寬為0.25微米的芯片微型齒輪與螞蟻微型齒輪高度: 150m直徑: 260m超微加工： 上世紀80年代開展了一種叫做LIGA的技術，它可以制造微齒輪、微馬達、微泵、微照明燈具、微傳感器等。 這種微機械加工可得到線條寬度為幾個或幾十個微米、高度為幾十到幾百微米的機件。光刻與微加工核技術的其它運用輻射線光刻

59、微加工表示圖 同步輻射光的準直性好、強度高和衍射極小的優點，大大減少光刻線的線寬。光刻：掩膜基底抗蝕構造顯影 同步輻射曾經可以制造0.07mm的芯片。抗蝕劑核技術防偽1964年10月14日9時我國第一顆原子彈首爆勝利時產生的蘑菇云核武器：利用能自持進展核裂變或聚變反響釋放的能量，產生爆炸作用，并具有大規模殺傷破壞效應的武器的總稱 。核武器第一代：原子彈 第二代：氫彈 第三代：中子彈 第四代：即核定向能武器 核武器1個235U原子裂變釋放的能量：200MeV1g235U原子裂變釋放的能量：8.21010J2.58t優質煤或20t TNT1g燃料核聚變所產生的能量約為核裂變相應能量的4倍 核能與核

60、動力1954年在庫爾恰托夫的主持下，蘇聯建成了世界上第一座核電站奧布靈斯克核電站。從此，核電站便在世界各地蓬勃開展起來。 1942年，以費米為首的一批科學家在美國建成了世界上第一座“人工核反響堆，初次實現了人類歷史上鈾核的可控自持鏈式裂變反響。建造核裂變反響堆的目的“中子源開展科學研討及實驗供熱、發電或提供動力核反響堆是使核能以可控方式釋放的安裝1985年，我國第一座自行設計建造的核電站是秦山核電站,位于浙江省海鹽縣杭州灣口岸 核能與核動力核能與核動力優點：原料少；污染少。目前核電在全國電力中的比重只需2%左右。2020年可望到達4%4000萬千瓦。目前和今后幾十年核電的開展是以壓水堆為主的核