西南科技大学核技术应用复习重点

核技术应用考点总结
一、名词解释（3分*4）
1.核素：具有特定质子数和中子数的原子，分为稳定核素和放射性核素。

2.核衰变：也称放射性衰变，是某些核素的原子核质子数或中子数过多或偏少造成原子核不稳定而自发蜕变成另外一种核素，并同时发射出各种射线的现象。

3.辐射交联：射线与物质作用形成的离子对、自由基、电子或处于激发态的长链分子等活泼基团或粒子会发生一系列反应，如形成新的化学键，使高分子链间产生交联，由二维结构转化为三维立体网络结构，称之为辐射交联。

4.响应度：也称灵敏度，等于探测器输出信号与入射辐射功率之比。

5.裂变产额：裂变中某一给定种类裂变产物的份额。

6.荧光产额：激发态原子回到基态时发射X射线荧光的几率。

7.辐射降解：聚合物高分子在高能辐射作用下主链发生断裂的效应。

结果是聚合物的分子量随辐射剂量的增加而下降，直到有些聚合物分子裂解为单体分子。

8.比结合能：原子核的结合能除以质量数所得的商，称为比结合能。

或核子结合成原子核时释放的能量。

9.沟道效应：离子的运动受晶轴或晶面原子势的控制，相互作用的概率与入射角关系很大，这种强烈的方向效应称为沟道效应。

10.定量分析：测量所生成的放射性同位素的放射性强度或在生成的放射性同位素反应过程中发出的射线可计算试样中该元素的含量。

11.定性分析：根据所生成的同位素的半衰期以及发出的射线的性质、能量等，以确定元素是否存在。

12.同位素：具有相同原子序数，但质量数不同的一类核素。

13.半衰期：在单一的放射性衰变过程中，放射性活度降至其原有值一半时所需要的时间。

14.同量异位素：具有相同质量数，不同原子序数的一类核素。

15.平均寿命：放射性核素经过时间τ以后，剩下的核素数目约为原来的37%，时间τ即为平均寿命。

16.放射性药物：用放射性核素或标记的化合物及生物制品来研究、诊断、治疗疾病的制剂称为放射性药物。

17.探测率：等效噪声功率的倒数（等效噪声功率：当信号电流（或电压）与噪声的均方根电流（或均方根电压）相等时，对应的入射辐通量）。

探测率等于探测器能探测的最小辐射功率的倒数。

18.辐射固化：基本含义：借助于能量照射，引发具有化学活泼性的液体配方，实现化学配方由液态转化为三维网状结构（固态）的加工过程。

广义的辐射固化就是辐射聚合，辐射交联或辐射接枝的混合效应。

包括光固化（一般指紫外光固化）和电子束固化。

19.卢瑟福背散射：入射离子与靶原子核之间的大角度库伦散射称为卢瑟福背散射。

二、填空（1分*18）、简答（6-7个，60分）
1.核科学技术：
是利用放射性同位素的电离辐射以及其他形式的辐射与物质相互作用产生的物理、化学和生物效应观察自然现象、揭示自然规律、破解科学难题并加以实际应用。

2.辐射加工：
辐射化学是研究射线与物质相互作用引起物质分子发生电离、激发等效应所导致的物质结构（电离效应）或状态（激发效应）发生变化的科学。

辐射加工是利用辐射化学的基本原理进行工业生产和材料制备的高新技术。

3.原生放射性核素：
原始存在于自然界中的天然放射性核素，主要是由232Th、235U和238U为起始核素的三个衰变系列。

4.α反应应用产生核素的方法：P29
5.131I的生产流程：
将辐照后的TeO
2
装入石英舟内，并置于蒸馏炉内，连接好系统。

将系统加热到700℃ ~900℃，131I被蒸馏出来，随之被载气载带至纯化炉（200℃~400℃）
内，随载气出来的TeO
2在此温度下冷却并沉积在纯化炉中，实现TeO
2
与131I分离。

除去TeO
2
后的含有131I放射性气体通过碱液洗涤，被吸收在碱液中。

未被吸收的131I主要通过多级碱液洗涤塔（5mol·L-1NaOH溶液）进一步除去尾气中的131I，降低131I的排放。

6.什么是标记化合物？
用放射性核素或稳定核素取代化合物分子的一种或几种原子，使之能被识别并可用作示踪剂的化合物。

7.辐射技术是什么？
辐射技术是利用射线与物质间的作用，电离和激发产生的活化原子与活化分子，使之与物质发生一系列的物理、化学与生物化学变化，导致物质的降解、聚合、交联，并发生改性。

8.简述核技术的主要应用领域以及各个领域中的主要应用方向。

①能源：
国防：原子弹和氢弹，以及为核武器研究和制造提供技术和材料的各种反应堆加速器，体现了核技术应用的最尖端技术水平。

民用：利用重核裂变放出的巨大能量，建造核电站、空间堆电源、核供热堆、用于船舶或潜艇的核动力装置等。

原子电池广泛用于宇宙探测器、人造卫星、心脏起搏器等。

核技术在解决人类面临的能源危机问题中的作用日益明显。

②工业：生产过程中的分析检测、辐射加工、同位素示踪等。

③农业：辐射育种和辐射不育防治虫害。

④医学：核医学诊断、治疗及生命科学研究。

⑤环境：三废治理，包括利用加速器电子辐照的方法净化燃煤烟气，利用γ射线和电子射线等处理废水和难降解有机废物等方面。

9.放射性核素生产要求反应堆需要提供哪些条件？
高中子注量率、足够的辐照空间、反应堆运行方式、反应堆安全保障
10.辐射不育杀虫的特点包括哪些？
①无环境污染，有利于生态平衡。

②专一性强，目的明确。

③防治持久而彻底。

④特殊效果。

⑤经济效益显著。

⑥一次性投资高。

11.简述125I的循环回路间歇式生产工艺（P37）
将一定丰度的124Xe气体通过循环回路打入位于反应堆内的辐照瓶，辐照一定时间（通常为125Xe的1.5~2个半衰期）后，冷却堆外的衰变瓶将辐照后的124Xe 气体通过循环回路吸入衰变瓶，放置3d~5d，待大部分125Xe衰变生成125I。

未被利用的124Xe再打回循环回路反复使用。

衰变生成的125I用NaOH溶液溶解，产品需要核纯、活度等分析。

为了更好利用反应堆的辐照条件，在循环回路上可接多个衰变瓶，循环利用。

12.简述MIPR堆的发展趋势。

（P48）
全世界对99Mo的需求量大且快速增长，但目前世界上许多可用于医用放射性核素生产的反应堆陆续停运，而新建的放射性同位素生产堆又较少，使得世界范围内医用放射性核素的来源急剧减少，供求关系日趋紧张。

国内除中国核动力设计研究院生产少量99Mo外，目前还不具备裂变99Mo生产条件。

国内外这种需求与生产能力的严重脱节，促进了医用同位素生产堆向多堆芯、高功率的方向发展。

多堆芯：数倍地提高医用放射性核素的产量，并且所需的技术成熟，建堆成本低，不会破坏堆固有的安全性。

高功率：提高水溶液堆的功率是提高医用放射性核素生产能力最直接最有效
2+离子的沉淀，的方式。

但实际操作还有许多问题需要解决，如：高功率运行时UO
2
氢氧复合效率的提高以防可能发生的燃烧和爆炸，堆功率的波动控制，堆的散热等问题。

13.简述Na131I治疗甲状腺功能亢进基本原理。

将131I注入患者体内，正常甲状腺保持摄取碘的反馈调节机制不摄取或很少摄取131I，功能性自主性甲状腺瘤摄取大量131I，从而被131I的射线破坏，达到治疗的目的。

14.简述γ射线与物质相互作用的三种主要形式，并指出随着γ射线能量的变化，那种形式占主导地位？
①光电效应：介质原子作为一个整体与γ光子发生电磁相互作用，结果是吸收了一个γ光子，并将γ光子放出的全部能量Eγ传递给一个束缚电子，该束缚电子摆脱原子对它的束缚之后发射出来，称为光电子。

②康普顿效应：对于比较高能量的γ射线，能够忽略壳层电子结合能而将它们视为自由电子，γ光子可与这些自由电子发生弹性碰撞，碰撞后，光子偏转一定角度，电子获得能量并以和入射光子呈一特定角度射出。

③电子对效应：能量大于电子静止质量两倍（1.02MeV）的γ光子在原子核场附近湮没而生成一对正负电子，光子的能量一部分转化为正负电子的静止质量，另一部分转化为它们的动能。

低能时，光电效应占主导地位；中能时，康普顿效应占主导地位；高能时，电子对效应占主导地位。

15.简述热塑性高分子辐射交联配方体系的主要组成因素及其作用。

①主基材：它是整个辐射交联体系中起决定作用的材料，它的性能界定最终产品的使用性能和使用寿命。

②第二聚合物或辅料：对主基材的性能和整个材料体系进行有效补充，增强复合物的可加工性，提高电学性能、相容性、辐射敏感性等。

③敏化剂：减少高能射线如电子束、γ射线等对高分子链的损害。

④增塑剂：降低聚合物体系的黏度和玻璃化温度，增加转变区的宽度，降低聚合物链间的相互作用。

⑤抗氧剂、稳定剂和阻燃剂：消除或降低高聚物加工过程中的降解，阻止产
品在使用过程中材料的老化和氧化。

⑥其他助剂：实现材料的优化和满足实际需求。

16.水溶液堆的特点：
①MIRR负温度系数大，反应堆具有自调节性，固有安全性好。

②建堆成本较低。

③生产能力大。

④235U的需要量少，但利用率高。

⑤放射性核素提取工艺简单、放射性废物量少。

（成本低、产量高、铀消耗少、固有安全性好、产生废物少）
17.细胞对辐射损伤的修复有哪些？
①回复修复：较简单的修复方式（光修复、单链断裂的重接、碱基的直接插入、烷基的转移）。

②切除修复：最普遍的方式，对多种DNA损伤（无碱基位点、嘧啶二聚体、碱基烷基化、单链断裂）都能起修复作用。

普遍存在于各种生物细胞中。

③重组修复:上述的切除修复在切除损伤段落后是以原来正确的互补链为模板合成新的段落而做到修复的，但是在某种情况下没有互补链可以直接利用。

④SOS修复：DNA受到严重损伤，细胞处于危急状态时所诱导的一种修复方式。

维持基因的完整性，提高细胞的生成率，但错误较多，故又称为错误倾向修复，使细胞有较高的突变率。

18.核分析技术特点
高灵敏度、高准确度和精密度、高分辨率（包括空间分辨率和能量分辨率）、非破坏性、多元素测定能力、特异性等。

19.如何分离干扰核素
①对样品做一系列化学处理，提取待测元素，摒弃干扰元素，然后测量待测核素的某种射线——放射化学分析法。

②利用元素在常温下的物理状态不同，使被测元素与干扰元素分离。

③利用放射性核素半衰期不同，待半衰期短的核素衰变完再测量。

20.什么是辐射育种
利用射线处理动植物及微生物，使生物体的主要遗传物质——脱氧核糖核酸产生基因突变或染色体畸变，导致生物体有关性状的变异，然后通过人工选择和培育使有利的变异遗传下去，使作物（或者其他生物）品种得到改良并培育出新品种。

这种利用射线诱发生物遗传性的改变，经人工选择培育新的优良品种的技术成为辐射育种。

21.辐照杀菌的基本原理及杀菌效果影响因素：
基本原理：射线辐射对食品的作用分为初级和次级，初级是微生物细胞间质受高能射线照射后发生的电离作用和化学作用，次级是水分经辐射和发生电离作用而产生各种游离基和过氧化氢再与细胞内其他物质作用。

这两种作用会阻碍微生物细胞内的一切活动，从而导致微生物的死亡。

影响因素：初始含菌量、微生物对辐射的耐受性、温度、含氧量、含水量。

22.辐照乳液聚合的概念和基本原理
概念：聚合体系在乳化剂存在下，以水作为连续相（水包油）进行的辐射聚合反应。

原理：高能射线与体系中各组分作用，产生自由基，其机理为：水辐射分解产生的自由基、离子、活性分子等；单体分子M在射线作用下产生自由基；乳化
剂E在射线作用下产生自由基；这些自由基或活性基因在胶束和乳胶粒子间引发单体聚合的链式反应。

23.如何消除射线的影响
①利用射线穿透能力的不同，用屏蔽法消除干扰射线。

②利用探测器对不同射线的探测效率的不同，减少干扰射线的影响。

③利用能谱仪测量特定能量段的射线强度。

24.中子活化分析大体上可以分为哪些步骤？
确定照射条件、样品和标准的制备、中子辐照、放射化学分离、放射性测量、数据处理。

25.辐射加工技术的特点
①工艺参数稳定可调。

②辐射加工过程相对简便、安全、快速、节能。

③与化学法相比，无需高温高压，基本属于“冷加工”，产品质量和性能稳定可靠。

④人员劳动强度低。

⑤工作环境优良。

26.预防辐射降解，常用的解决方法有哪些？
①实现高分子的交联；②阻止无定形区的形成，或提高聚合物结晶度、降低或消除辐照氛围中的氧浓度，氧可加速分子链的降解；③在材料配方中加入自由基阻断剂；④以离子反应机理进行降解的聚合物，加入离子阻断剂。

27.中子活化分析的原理
用一定能量和流强的中子、带电粒子或者高能γ光子轰击待测试样，然后测定核反应中生成的放射性核衰变时放出的缓发辐射或者直接测定核反应中放出的瞬发辐射，从而实现元素的定性和定量分析。

28.简述PLXE分析的实验技术特点
①轫致辐射本底小，灵敏度高；
②可聚焦成微束而形成微探针；
③质子束在空气中的弥散远小于电子，可在空气中分析一些特殊的样品。

29.选择示踪剂时需要考虑哪些因素
①半衰期的长短；②辐射类型和能量；③放射性比活度足够高；④放射性核素的纯度满足一定的要求；⑤放射性核素的低毒性；⑥选择具有较短的生物半减期
30.强度型同位素仪表的发展趋势
①提高可靠性，以适应恶劣工作环境的要求；
②提高响应速度和测量精度，以确保产品质量；
③仪器仪表本身需要能对各种因素的影响进行自动校正，以实现产品过程的最优化控制。

31.辐射法制备纳米金属粉末的主要步骤（P191）
①溶液配制和处理；
②金属盐溶液体系的辐照；
③纳米颗粒的制备。

32.辐射保藏食品的方法和基本原理
基本原理：利用射线或加速器产生的粒子束流照射食品，引起一系列物理、化学或生物化学反应，达到杀虫、灭菌、抑制发芽、抑制成熟等目的从而减少食
品在储存和运输中的耗损，增加供应量，延长架货期，提高食品的卫生品质。

方法：防腐剂与电离辐射、加热与电离辐射、重复照射、包装材料
33.原子电池的两个原理
①有的原子电池是利用放射性同位素放出的射线产生热量，根据温差电现象通过热电偶将其转化为电能；也有的是利用射线作用于某些物质能发光的原理，先将辐射转变为荧光，再使荧光作用于硅光电池产生电能。

②还有一种原子电池是由辐射β射线的放射源，收集电子的集电器以及放射源与集电器之间的绝缘体组成。

放射源一端因失去电子成为正极，集电器一端得到电子成为负极，于是在两极之间形成电势差。

34.利用核示踪技术的三种方式
①用示踪原子标记待研究的物质，追踪其化学变化或在有机体内的运动规律；
②将示踪原子与待研究物质完全混合，然后追踪示踪原子；
③将示踪原子加入待研究对象中然后跟踪。

35.简述同位素仪表的先进性
①满足生产发展与社会需求；
②解决工业生产中的某些重大技术难题；
③强化生产过程，加速工业技术进步；
④具有显著的经济效益。

36.同位素仪表的分类按基本原理和作用方式，工业同位素仪器仪表可以分为哪些类型？
①强度型：利用物质对射线的吸收、散射与（中子）慢化作用，使射线的强度发生变化，从而反映出被测物的某些有关的宏观物理参数。

②能谱型：通过测定射线与被测物质作用后产生的次级能谱，从而确定物质的成分、含量（主要用于野外和现场分析）。

③数字图像处理型：主要是利用胶片照相技术、二维或二维阵列探测技术、数字图像重建与处理技术等确定射线的空间或平面分布，反应被测对象的有关信息。

④其他：多是利用放射性核素发出的辐射所生产的电离效应实现监测。