核科学技术对人类社会发展的影响

核科学技术对人类社会发展的影响

摘要：核科学与技术是一门由基础科学、技术科学及工程科学组成的综合性很强的尖端学科。主要研究核能科学与工程、核燃料循环与材料、核技术及应用、辐射防护及环境保护。核技术由于能在微观层次改变物质性质或获取物质内部的微观信息，已成为许多领域研究微观层次的重要手段。核技术的发展已为人类提供了多种类型的辐射源和辐射探测系统、各种辐射谱仪、各种核医学和工业影像系

统、各种核测控系统和各种物质改性和遗传变异技术，对社会、经济发展起了重大作用。

关键词：核科学技术，发展历史，应用，影响

一．核科学技术的发展历程

1896年，贝可勒尔发现天然放射性，这是人们第一次观察到的核变化。在这一时期，人们为了探测各种射线，鉴别其种类并测定其能量，初步创建了一系列探测方法和测量仪器。

1919年，卢瑟福等发现用α粒子轰击氮核会放出质子，这是首次用人工实现的核蜕变反应。此后用射线轰击原子核来引起核反应的方法逐渐成为研究原子核的主要手段。在初期的核反应研究中，最主要的成果是1932年中子的发现和1934年人工放射性核素的合成。

20世纪20年代后期，人们已在探讨加速带电粒子的原理。到30年代初，静电、直线和回旋等类型的加速器已具雏形，人们在高压倍加器上进行了初步的核反应实验。利用加速器可以获得束流更强、能量更高和种类更多的射线束，从而大大扩展了核反应的研究工作。此后，加速器逐渐成为研究原子核和应用技术的必要设备。

1905年，爱因斯坦完整地提出狭义相对论。揭示了质量与能量的关系。为核能的应用提供了理论基础。20世纪40年代前后，核物理进入一个大发展的阶段。1939年，哈恩和斯特拉斯曼发现了核裂变现象；1942年，费密建立了第一个链式裂变反应堆，这是人类掌握核能源的开端。但巨大的能量也为毁灭性的的武器制造创造了条件。

奥本海默于1942年开始领导曼哈顿计划。1945年8月6日，美国飞机在日本广岛投下“小男孩”这颗原子弹（枪型），8月9日，又投下了“胖子（内爆型）”。这两颗原子弹，是人类历史上首次使用这种毁灭性武器进行攻击。核战争从此笼罩在人类头上。

核能最先也是被运用到军事上，被应用于航空母舰和潜艇的动力来源上，苏联也用于其他舰艇，如破冰船。后来才逐渐转接到民用方面，最主要的应用方面是核电站。除了工业方面的规模应用外，核科学在医学诊断和治疗、材料分析和新材料研制、农业的育种和病虫害的防治以及食品贮藏保鲜方面都得到广泛的应用。

二．核科学技术的应用

1.核科学技术在工业上的应用

放射性同位素示踪技术可应用于物质的鉴别和探伤、流速测定、电子直线加速器泄露和破损探测、工业过程的物料研究、质量体积的测定和传质的研究、磨损研究以及混合物均匀性研究等。

工业生产中，应用放射性同位素的核测量系统可用于确定材料物理特征（料位、密度、厚度、质量）或化学特征（含水量、金属含量、硫含量），作为对工艺流程或生产过程自动监测、自动控制而被广泛的应用。工业通用核测量系统以放射性辐射和被测量的物质相互作用时物质吸收或放射线所产生的信息为基础，通常用于材料高度测定、厚度测量、密度测量、湿度测量和质量测量。应用核测井技术可以勘探矿产。辐射加工技术应用于辐射物理加工、核能转变、改变介质的导电性、辐射化工加工、高分子材料合成、食品工业辐照加工等。

2.核科学技术在农业上的应用

利用放射性同位素示踪技术，可以研究农作物的新陈代谢，根、茎、叶、果实等各个部分在新陈代谢中的作用，如怎样在土壤中施肥，什么时间施肥效果最好，光合作用的机制、农药残留和安全用药标准等等问题。

例如20世纪40年代，美国科学家卡尔文（M.Calvin）用小球藻做实验：用14C 标记的CO2（其中碳为14C）供小球藻（一种单细胞的绿藻）进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。这个结果可以让人们修改过去传统的施肥方法，而以另一种新方法去向土壤中施加（使之富集二氧化碳）无机和有机肥料。还有一些工作，如除草剂的研究、家畜或鸡饲料中养分的传送方式的研究以及各种昆虫生态方面的研究等等，都离不开示踪剂的方法。

利用辐射育种的方法可以进行农作物新品种的培育。1927年在玉米育种工作，首先发现X射线能诱发植物突变，开创了人工诱变育种的先河。第二次世界大战后许多国家大量开展辐射育种。据统计，到20世纪80年代，全世界辐射育成新品种500多个，其中农作物品种约300个，观赏植物品种200多个。

我国利用同位素辐射技术培育农作物新品种的工作始于20世纪50年代末期。至1975年育成水稻、小麦、大豆、棉花等8种作物突变品种70余个，并在生产上初见成效。1976年以后，同位素辐射育种有了新的进展，育成的农作物品种增多，突变品种的利用价值逐步提高。

应用放射性同位素辐射防治病虫害，是现代生物防治虫害的一项新技术，它不仅防治效果好，而且没有用农药所带来的污染问题。主要方法有两种：一种方法是利用射线直接杀死害虫，即用较高剂量的γ射线照射害虫，在较短时间内将某种害虫全部杀死，应注意的是不同害虫对射线的敏感程度不同，耐受力也不同，如几种害虫一起存在，就需采用不同的剂量或辐射方式，这种杀虫方法效果好，而且经济。另一种方法是使昆虫不育。即利用射线对昆虫生殖腺的生理作用，造成雄性不育，然后将大量不育雄虫释放在大田间里，让它们与自然界的雌虫进行交配，这样生成的卵往往是不能孵化的，因此可以减少害虫的繁殖，经过数年，就可以比较彻底地消灭某些害虫，至少可以将害虫群体压缩到很小程度，尤其对那些产生抗药性的害虫，这种雄性不育技术就更有实用价值。

食品辐照技术是用7射线、X射线、电子束等对食品进行处理，以达到杀虫、杀菌和抑制发芽等提高食品的卫生质量、延长食品(农产品)货架期等目的。经过全球几十年的研究，业已证明食品辐照技术是一种有效安全的食品加工方法。在1983年和1998年，世界卫生组织先后声明辐照食品是安全的，不存在毒理学、营养学和微生物学上的任何问题。和其他杀虫杀菌的食品加工方法相比，食品辐照技术因不利用任何化学物质，加工后的食品中不会有任何残留，也不会对环境造成危害。由于射线具有可穿透的特点，可以在不破坏食品原包装的情况下进行辐照处理，使其在提高食品安全性和作为水果的检疫处理方法两方面均得到了越来越广泛的实际应用。

自上世纪80年代以来食品辐照技术已被成功地用于杀灭香辛料、冷冻虾和肉制品中的细菌，以及抑制大蒜、土豆的发芽。鉴于食品辐照的技术优势和安全性，全球辐照食品量逐年上升，在2006年已达约40万吨。

3.核科学技术在医学上的应用

1895年,伦琴发现了X射线,由于X射线具有良好的穿透性,人们立即领悟到它将在医学的潜在应用。X射线用于诊断疾病产生了放射诊断学,同时它还被应用于