核技术应用

核技术的应用

——工业、农业、医学

作为核专业的学生，我们简称自己的专业为核工，而总是忽略后半部分——核技术，我们在关注核电站等工程的同时似乎对核技术有些忽视。鉴于这种现象，我们组的主题是核技术在工业、农业、医学等三方面的应用，希望以点带面，以此提高大家对核技术科学方面的重视，也希望对大家有所帮助。

1995年，美国核技术应用GDP贡献4.7%，是核电的3.67倍，而我国2003年核技术对国民经济的贡献才仅为可怜的0.4%。95年来，我国核技术应用的平均增长率达到18%，在2009年核技术应用产值总计已达1000亿元人民币，为国民经济发展做出了突出的贡献。下面是核技术分别在三个方面应用的介绍：

一、核技术在工业方面的应用

目前，我国已形成了基本配套的军民两用核动力与核燃料循环科研开发工业体系，具备了自主设计建造中小型核电站的能力和核电站燃料组件的生产能力，核技术（包括核供热、同位素和辐射技术等）在工业、农业和医学等领域得到广泛应用。经过几十年的发展，我国在科研、设计、建设和运行等方面积累了许多宝贵经验，培养和造就了一支专业齐全、具有相当实力的科研、开发、设计和工程建设队伍。我国的核能和平利用产业已经形成了一定的规模，在某些技术领域达到了世界先进水平

1.辐射加工：即利用γ射线和加速器产生的电子束辐照被加工物体，使其品质或性能得以改善的过程。辐射加工可以获得优质的化工材料，储存和保鲜食品，消毒医疗器材，处理环境污染物等,是20

世纪70年代的一门新技术,也称辐射工艺。目前在高分子材料辐射改，性、食品辐照保藏、卫生医疗用品的辐射消毒等方面，已有一些国家实现了工业化和商业化。辐射加工技术具有下列特点：①辐照过程不受温度影响，可以在低温下或室温下进行，因此辐照对象可以是气态、液态或固态；②γ射线或能量高的电子束穿透力强，可均匀深入到物体内部，因此可以在已包装或封装的情况下进行加工处理；③容易控制，适于连续操作；④不必加其他化学试剂和催化剂，保证产品纯度；⑤反应速率快，形成高效生产线。

由于辐射加工的独特优点，辐射化学工业产品的品种和数量不断增加，在高分子辐照交联、辐射裂解、辐射接枝术，辐射聚合以及有机物的辐射合成等方面已有几十种产品。特别是高分子辐射改性方面，产品最多。其中聚乙烯绝缘层的辐射交联，已应用于电线、电缆的制造工艺中。这种辐射交联电线耐热、耐腐蚀性能好，可提高设备的可靠性，并使之小型化；已广泛用于航天、通信、汽车、家用电器等工业中的配线材料。辐射交联聚乙烯热收缩薄膜、薄板和管道，已用于包装材料、电缆接头等。用电子束辐照装置对木材、金属、纸张等表面涂层的固化有很多优点，如节能、无公害、占地面积小、生产速度快、涂层性能好等。辐射接枝可以改善层压制品的粘接性。例如，聚乙烯粉末辐照后与丙烯酸进行接枝，将接枝物压成薄膜再与铝箔层压，可作瓶盖等。用甲基丙烯酸甲酯等单体浸渍过的木材，辐照后加工形成木材－塑料复合材料，在尺寸稳定性、吸水性、强度、抗霉防腐、表面物理性能等方面都有显著改善，可用于制作地板、工艺品、

运动器具等。在制造轮胎时,将生胶片进行辐照预处理使之发生轻度交联,最后得到的轮胎的机械性能和压缩后的回复率显著提高。与化学交联相比，辐照交联的优点有：①不仅可用于天然橡胶，而且也适用于各种合成橡胶；②交联度容易调节；③交联分布均匀。用辐照处理食品以防止虫蛀、霉烂和发芽等，从而达到延长食品寿命和减少贮存中损失的目的，这是辐射加工的重要方面。

2.辐射聚合：又称辐射引发聚合。应用高能电离射线(α射线、β射线、γ射线、x射线、电子束)辐射单体生成离子或自由基，形成活性中心而发生的聚合反应。

聚合反应是由自由基、正离子或负离子引发，取决于单体和反应条件，大多数由辐射分解引发的聚合反应都属于自由基聚合。辐射聚合的特点是液相、气相和固相均可进行。除乙烯类单体外，三恶烷、β-丙内酯等环状化合物也可进行辐射聚合。它与普通单体聚合方法的主要差异在于引发方式不同；反应链一经开始，随后的链增殖，链终结就与普通聚合方法没有什么区别了。

烯类单体或某些环状单体在高能射线作用下进行的聚合反应。辐射聚合所得的高分子具有较高的纯度，没有化学引发剂遗留的残渣；聚合反应可以在低温和固相下进行，且较易控制；射线能量高，可以使难以聚合的单体发生聚合；但因辐射作用无选择性，会使反应比较复杂。

辐射聚合的特征：

(1)生成的聚合物更加纯净，没有引发剂或催化剂的残留；

(2)聚合反应易于控制；

(3)可在常温或低温下进行，引发的活化能接近于零；

(4)生成产物的分子量和分子量分布可用剂量率等聚合条件加以控制。

3.辐射降解：聚合物的辐射降解是聚合物在电离作用下主链断裂、分子量降低，结果使聚合物在溶剂中的溶解度增加，而相应的热稳定性、机械性能降低。聚合物辐射降解无规律降解，主链断裂呈无规分布。主链的每一断裂都形成较小的非均等的大分子，导致平均分子量的减少和分子量分布的变化。与一般v热t 降解反应不同，很少出现端基断裂和单体分子的生成。

与紫外线类似，电离辐射也不具有选择性吸收的特点。在辐射路径上，γ射线的吸收是电子密度的函数。任何射线撞击原子并传递能量之后，可能会形成自由基，然后发生后续反应，如氧化反应和连锁反应，并且反应可能会以与紫外线辐射作用后相同的形式进行下去。

二、核技术在农业上的应用

核农学是研究核素，核射线及有关核技术在农业科学研究和农业生产中的应用及其基础理论的一门学科。它是介于核科学与农业科学间的一门边缘学科。它的主要研究领域是：辐射遗传和育种学、放射生物学、辐照保藏技术、示踪原子应用等，其应用领域不断扩大，并已取得显著成绩。我国核农学的创始人是徐冠仁博士。

核农学是一门高度交叉和综合的学科。它以原子核科学、数学、物理学、化学、生物学和农业科学等基础科学和电子技术与理化分析技术为支柱，以示踪动力学和辐射生物学为其基础理论，以同位素、核辐射测量、辐射防护为基本技术方法，通过核素示踪、核辐射、核分析等途径应用于农业科学和农业产业。核技术农业应用已成为我国现代农业科学技术的重要组成部分。

1.核技术农业应用的主要领域：

（1）、土壤和水分管理及植物营养；

（2）、食品和环境保护；

（3）、植物育种和遗传；

（4）、动物生产和健康；

（5）、利用昆虫不育技术防治害虫。

2.同位素示踪技术

同位素示踪技术作为生命科学领域获取信息的重要手段之一，被认为是继显微镜之后，生命科学工作者的又一强有力的工具。纵观20世纪生命科学的发展历程，许多具有里程碑意义的发现都与核素示踪技术有关。例如， 1952年Hershey（赫尔希）和Chase（蔡斯）用35S和32P双标记噬菌体感染大肠杆菌的实验证明了DNA是遗传信息的载体：1957年Meselson-Stahl（梅塞尔-斯特尔）用15N，14N标记大肠杆菌的技术，证明了DNA的半保留复制机制。可以说，现代分子生物学、生物技术的每一步发展都离不开核技术的直接或间接的支持。生命科学的成就为农业科学和农业产业的发展打下了坚实的基