核技术在生活中的应用.doc

1、核 技 术 在 生 活 中 的 应 用 核 技 术 应 用 是 和 平 利 用 原 子 能 得 一 个 重 要 方 向 ， 是 当 今 蓬 勃 发 展 的 重 要 的 应 用 科学 技 术 之 一 。 它 的 特 点 在 于 ： 知 识 综 合 密 集 ， 技 术 先 进 并 具 有 其 他 技 术 所 无 的 、 独特 的 优 异 性 能 。 核 技 术 的 应 用 面 很 广 泛 ， 可 为 国 民 经 济 、 人 民 生 活 提 供 很 多 方 面 的服 务 并 收 到 良 好 的 效 果 。据 不 完 全 统 计 ， 我 国 核 技 术 应 用 产 业 为 386 亿 人 民 币 (其

2、 中 核 能 约 86 亿 ，非 核 能 部 分 约 为 300 亿 )。 这 说 明 ， 我 国 核 技 术 应 用 ， 有 着 一 个 很 大 的 市 场 和 很 好的 发 展 前 景 。 因 此 ， 我 们 应 大 力 发 展 核 技 术 ， 加 速 推 动 其 应 用 。 一 、 辐 射 加 工 作 为 原 子 能 工 业 的 轻 工 业 在 世 界 各 地 发 展 迅 速辐 射 加 工 在 世 界 各 地 发 展 迅 速 ， 并 形 成 产 业 ， 年 产 值 约 为 200 亿 美 元 ， 每 年以 百 分 之 二 十 左 右 的 速 度 增 长 ， 年 总 产 值 占 国 民 经

3、 济 总 产 值 的 千 分 之 一 左 右 ， 用 于辐 射 加 工 的 电 子 加 速 器 超 过 1000 台 ， 其 总 功 率 为 45MW， Co60 放 射 源 的 辐 照 装 置多 于 200 座 ， 强 度 已 达 一 亿 居 里 。与 辐 射 加 工 有 关 的 反 应 是 辐 射 交 联 、 辐 射 固 化 、 辐 射 接 枝 和 辐 射 裂 解 。 主 要 是高 分 子 化 合 物 的 辐 射 化 学 反 应 过 程 ， 由 于 受 辐 照 时 发 生 化 学 反 应 量 ， 在 很 宽 的 温 度和 剂 量 率 范 围 内 正 比 于 吸 收 剂 量 ， 因 此 较

4、容 易 做 到 控 制 聚 合 物 中 发 生 化 学 和 物 理 变化 的 程 度 。 一 般 来 说 ， 高 分 子 化 合 物 的 相 对 质 量 为 105 以 上 ， 而 在 每 一 个 高 分 子化 合 物 中 ， 平 均 只 要 有 一 个 化 学 键 发 生 了 交 联 或 解 裂 ， 就 会 对 其 物 理 性 质 产 生 重 要的 影 响 ， 而 所 需 的 辐 照 剂 量 并 不 大 。到 2002 年 ， 我 国 用 于 辐 照 加 工 方 面 ， 有 64 座 装 源 能 力 为 30 万 居 里 以 上 的辐 照 装 置 ， 分 布 在 20 个 省 市 自 治 区

5、 的 41 个 市 县 中 ， 实 际 装 源 量 约 为 1700 万 居里 ， 比 1994 年 增 长 百 分 之 183%， 有 56 台 功 率 为 5KW 的 电 子 束 加 速 器 ， 其 中 进 口33 台 ， 总 功 率 为 3532KW， 有 22 台 用 于 热 缩 材 料 的 生 产 ， 34 台 用 于 辐 照 电 线 电缆 ， 功 率 为 5KW 以 下 的 工 业 用 加 速 器 8 台 ， 主 要 用 于 聚 乙 烯 发 泡 、 聚 合 物 接 技 和涂 层 固 化 等 生 产 。 国 际 上 ， 辐 照 加 工 业 几 乎 以 每 三 年 翻 一 番 的 速

6、度 在 增 长 ， 国 内 也发 展 迅 速 ， 中 科 院 首 家 股 份 制 企 业 ， 长 春 热 缩 材 料 股 份 有 限 公 司 是 亚 洲 热 缩 材 料 综合 能 力 最 强 的 企 业 ， 是 中 国 热 缩 材 料 研 究 基 地 ， 控 制 着 全 国 的 热 缩 母 料 ， 2002年 由 科 技 部 认 定 为 重 点 高 新 技 术 企 业 。 由 中 国 工 程 物 理 研 究 院 主 办 的 久 远 科 技 股 份有 限 公 司 拥 有 精 良 的 加 工 设 备 ， 专 门 从 事 辐 射 加 工 产 业 的 应 用 研 究 和 产 品 开 发 ， 年生 产

7、能 力 超 过 亿 元 ， 在 辐 射 加 工 领 域 已 形 成 雄 厚 的 基 础 。和 发 达 国 家 相 比 ， 我 国 的 辐 射 加 工 产 业 差 距 较 大 ， 主 要 是 产 品 品 种 少 ， 产 业 规模 小 ， 许 多 重 要 的 产 业 领 域 尚 属 空 白 ， 不 适 应 市 场 的 需 要 ， 因 此 存 在 着 很 大 的 发 展空 间 。 以 辐 照 电 线 电 缆 为 例 ， 随 着 城 市 电 网 改 造 的 加 快 ， 国 内 每 年 需 要 1-10mm2 的 阻 燃 电 线 就 达 200 万 公 里 ， 航 天 航 空 、 海 上 石 油 开 采

8、 、 通 讯 、 核 电 等 领 域需 要 大 量 的 特 种 线 缆 ， 而 且 在 耐 温 性 、 耐 环 境 老 化 、 耐 开 裂 性 方 面 都 提 出 了 更 高 的要 求 。 经 辐 射 交 联 后 ， 其 耐 温 性 ， 耐 化 学 试 剂 性 显 著 提 高 ， 力 学 性 能 和 耐 开 裂 性 也获 得 改 善 ， 电 学 性 能 也 有 好 的 变 化 。 200 万 公 里 的 线 缆 如 果 每 米 按 5 元 计 算 ， 总产 值 约 100 亿 元 ， 其 中 一 部 分 产 值 应 算 做 辐 射 加 工 的 贡 献 。高 分 子 聚 合 物 的 辐 射 交

9、联 的 应 用 尤 为 广 泛 ， 聚 乙 烯 、 聚 氯 乙 烯 和 橡 胶 经 过 辐 照后 ， 阻 热 性 、 防 止 化 学 腐 蚀 性 和 力 学 强 度 方 面 得 到 明 显 改 善 。 下 表 列 举 了 高 分 子 聚合 物 的 辐 射 交 联 的 商 业 产 品 。交 联 的 阻 热 性 的 高 分 子 绝 缘 线 ， 已 广 泛 地 应 用 于 汽 车 工 业 、 航 天 航 空 工 业 、 电讯 行 业 和 家 用 电 器 ， 在 日 本 、 法 国 、 美 国 、 巴 西 、 韩 国 、 印 尼 都 应 用 橡 胶 分 子 的辐 射 交 联 ， 显 著 改 善 汽 车

10、 轮 胎 的 物 理 性 能 。 辐 射 交 联 后 的 价 格 要 贵 好 几 倍 。 二 、 食 品 辐 射 有 利 于 储 藏 和 保 鲜1980 年 ， FAO/IAEA/WHO 在 日 内 瓦 开 会 宣 布 “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 险 ， 不 再 要 求 做 毒 理 学 实 验 ， 同 时 在 营 养 学 和 微 生物 学 上 也 是 安 全 的 ”。 目 前 全 世 界 已 有 42 个 国 家 批 准 辐 照 食 品 200 多 种 ， 年 市场 销 售 总 量 达 30 万 吨 ， 食 品

11、 辐 照 加 工 已 列 为 国 际 重 点 推 广 项 目 。食 品 辐 照 与 其 他 众 多 的 食 品 保 藏 方 法 相 比 的 优 点 在 于 ： 第 一 ， 可 以 杀 菌 、消 毒 ， 降 低 食 品 病 原 菌 的 污 染 。 第 二 ， 食 品 的 辐 照 处 理 是 在 常 温 下 进 行 ， 特 别 适 用于 要 保 持 原 有 风 味 的 食 品 和 含 芳 香 性 成 分 食 品 的 杀 菌 和 消 毒 。 第 三 ， 能 耗 低 ， 无 毒物 残 留 ， 无 污 染 。 第 四 ， 辐 照 鲜 活 食 品 可 以 促 进 早 熟 ， 抑 制 发 芽 ， 减 少 农

12、 产 食 品 腐烂 和 损 失 。 辐 照 相 对 于 二 溴 乙 烯 化 学 保 鲜 方 法 有 很 大 的 优 点 ， 因 为 二 溴 乙 烯 会 破 坏臭 氧 层 ， 在 不 久 的 将 来 将 要 被 禁 止 使 用 。我 国 食 品 辐 照 于 1958 年 开 始 ， 先 后 批 准 了 18 种 辐 照 食 品 管 理 方 法 ， 制 定 了17 种 产 品 的 辐 射 加 工 工 艺 标 准 。 据 不 完 全 统 计 ， 我 国 累 计 辐 照 食 品 数 量 已 近 60万 吨 ， 年 辐 照 的 产 品 达 10 万 吨 左 右 ， 并 且 发 展 迅 速 ， 辐 照 食

13、 品 已 进 入 了 商 业 化 应用 阶 段 。 板 栗 是 中 国 出 口 量 很 大 的 一 种 农 产 品 ， 但 是 每 年 发 霉 、 生 虫 造 成 的 损 失 达50%， 用 加 速 器 对 板 栗 进 行 辐 照 ， 可 使 板 栗 不 再 发 霉 、 生 虫 ， 在 板 栗 产 区 建 立 辐 照 中心 ， 一 个 辐 照 中 心 就 可 使 板 栗 每 年 增 收 260 万 元 ， 而 投 资 只 要 280 万 元 。 我 国有 600 个 种 植 板 栗 的 乡 镇 ， 市 场 需 求 很 大 。 比 板 栗 产 量 大 得 多 的 红 枣 、 核 桃 等 农 产品

14、 同 样 有 霉 变 、 虫 害 的 问 题 ， 在 农 业 方 面 辐 照 加 速 器 有 着 很 大 的 市 场 。 据 估 计 ， 它的 发 展 空 间 相 当 于 我 国 汽 车 工 业 产 值 总 和 。三 、 核 医 学 发 展 极 为 迅 速辐 射 灭 菌 消 毒 的 医 疗 用 品 种 类 很 多 ， 包 括 金 属 制 品 、 塑 料 制 品 以 及 一 次 性 使 用的 高 分 子 材 料 医 疗 用 品 等 共 计 上 千 种 ， 中 西 药 与 化 妆 品 也 都 可 以 采 用 辐 射 消 毒 灭 菌 ，辐 射 消 毒 灭 菌 将 取 代 常 规 的 化 学 消 毒

15、方 法 ， 因 为 化 学 方 法 所 采 用 的 消 毒 剂 环 氧 乙 烷具 有 强 的 致 癌 效 应 ， 而 要 去 掉 这 些 残 留 物 将 大 大 提 高 成 本 ， 从 而 丧 失 市 场 竞 争 能 力 。美 国 从 2000 年 开 始 停 止 使 用 化 学 消 毒 法 ， 欧 共 体 及 其 贸 易 伙 伴 自 1991 年 起 就明 文 禁 止 在 医 疗 保 健 行 业 采 用 环 氧 乙 烷 、 溴 甲 烷 熏 蒸 法 进 行 灭 菌 处 理 。 我 国 也 是1989 年 保 护 环 境 的 “蒙 特 利 尔 议 定 书 ”的 签 约 国 。 随 着 我 国 加

16、 入 WTO， 用 辐 射 消毒 彻 底 取 代 化 学 消 毒 灭 菌 法 要 在 2005 年 完 成 ， 辐 射 消 毒 灭 菌 将 成 为 主 流 ， 全 世 界医 疗 器 械 消 毒 年 产 值 约 为 1200 亿 美 元 ， 其 中 美 国 占 500 亿 美 元 ， 在 发 达 国 家 中 ，医 疗 卫 生 用 品 的 辐 射 消 毒 约 占 钴 源 装 量 的 80%， 而 中 国 不 足 10%。 2001 年 美 国 邮政 部 购 买 8 台 电 子 束 加 速 器 ， 每 台 价 值 500 万 美 元 ， 对 每 天 通 向 政 府 重 要 机 关 的文 件 进 行

17、“杀 毒 ”。 俄 罗 斯 、 印 度 等 国 家 ， 在 “非 典 ”发 生 期 间 ， 用 紫 外 光 和X 射 线 来 杀 死 SARS 病 毒 已 得 到 应 用 ， 美 国 已 有 单 位 研 制 出 低 能 电 子 束 加 速 器 ， 它 是可 移 动 式 ， 成 本 为 几 万 美 元 ， 估 计 将 来 可 降 低 为 几 千 美 元 一 台 。核 医 学 产 业 可 以 分 为 两 个 方 面 ： 第 一 ， 放 射 性 药 物 ， 包 括 体 内 和 体 外 的 诊 断 药物 和 治 疗 药 物 。 第 二 ， 放 射 性 治 疗 和 诊 断 装 置 ， 包 括 加 速 器

18、 、 钴 源 装 置 、CT、 NMR、 PET 等 ， 诊 断 药 剂 约 有 100 多 种 ， 其 中 最 常 用 的 是 同 位 素 Tc-99m， 1996 年 在 美 国 市 场 销 售 额 为 5.31 亿 美 元 ， 2000 年 为 7 亿 美 元 ， 估 计2020 年 可 达 160 亿 美 元 ， 核 治 疗 药 剂 在 美 国 1996 年 为 0.48 亿 美 元 ， 2000 年 为0.62 亿 美 元 ， 预 计 2020 年 可 达 60 亿 美 元 。根 据 国 内 主 要 几 家 放 射 性 药 物 生 产 单 位 所 提 供 的 数 据 统 计 ， 我

19、国 1998 年 核诊 断 药 物 的 产 值 为 1.5 亿 元 ， 治 疗 药 物 约 为 3000 万 元 ， 这 两 项 与 美 国 相 差 30倍 以 上 。 1995 年 全 国 正 式 注 册 生 产 和 销 售 同 位 素 的 厂 家 有 43 家 ， 生 产 70 多 种核 素 的 800 多 个 品 种 (主 要 是 放 射 性 药 品 ， 放 射 免 疫 试 剂 盒 ， 放 射 性 示 踪 剂 和 放 射源 )。 2002 年 产 值 为 4 亿 元 ， 其 中 放 射 免 疫 盒 为 2 亿 元 。 在 放 射 免 疫 药 盒 市 场 中面 临 着 国 外 企 业 的

20、很 大 的 竞 争 对 手 。 例 如 美 国 DPC 公 司 在 天 津 的 德 普 公 司 ， 专 门从 事 免 疫 药 盒 的 分 装 ， 年 产 值 7000 万 元 ， 占 领 了 三 分 之 一 的 国 内 市 场 ， 预 计2003 年 该 公 司 的 产 值 将 达 到 1 亿 元 。装 源 机 (Brachytherapy)发 展 极 为 迅 速 ， 用 于 治 疗 癌 症 ， 将 高 比 活 度 、 小 尺 度的 放 射 源 (Ir-192， 直 径 1mm)嵌 入 癌 组 织 处 ， 可 以 使 治 疗 的 时 间 从 10-20 小 时 减短 为 10-20 分 钟 ，

21、 并 减 少 对 其 他 正 常 组 织 的 破 坏 。 核 医 疗 器 械 和 装 置 在 发 达 国家 中 也 在 不 断 完 善 、 增 加 和 更 新 。 用 于 癌 症 放 射 治 疗 的 装 置 ， 在 发 达 国 家 中 大 约 为100 万 人 平 均 有 一 到 两 台 ， 全 世 界 约 有 2000 台 Co-60 装 置 和 6000 台 加 速 器 ， 用于 治 疗 处 于 人 体 内 部 深 部 位 的 癌 组 织 ， 用 直 线 加 速 器 产 生 大 于 20Mev 的 电 子 和X 射 线 杀 伤 癌 组 织 。 最 新 的 治 癌 方 法 是 采 用 质 子

22、 和 重 离 子 ， 它 的 优 点 是 可 以 更 有 效 地破 坏 癌 组 织 和 减 少 副 作 用 。 如 ， 用 C-14 离 子 束 治 癌 已 取 得 很 好 的 效 果 ， 日 本 放 射科 学 国 立 研 究 所 对 1100 个 骨 、 肝 、 肾 癌 的 病 例 进 行 治 疗 ， 都 获 得 了 很 好 的 治 疗 效果 。据 1990 年 统 计 ， 美 国 采 用 放 射 性 药 物 的 医 院 已 有 7000 多 个 ， 共 有 相 机和 单 光 子 断 层 扫 描 11000 多 台 ， 每 年 接 收 放 射 性 药 物 诊 断 和 治 疗 的 病 人 为

23、2000万 人 次 。 日 本 采 用 放 射 性 药 物 的 医 院 有 1100 多 个 ， 共 有 相 机 和 单 光 子 断 层 扫描 1700 多 台 ， 每 年 约 150 万 人 次 使 用 放 射 性 药 物 。 我 国 使 用 放 射 性 药 物 的 单 位 约为 1000 个 ， 共 有 相 机 和 单 光 子 断 层 扫 描 约 120 台 ， 每 年 病 人 约 有 100 万 人次 左 右 。 在 全 世 界 每 年 耗 用 的 放 射 性 药 物 中 ， 美 国 约 占 1/3、 日 本 1/25、 中 国1/200。 医 用 电 子 直 线 加 速 器 在 全 世

24、 界 已 接 近 1 万 台 ， 美 国 有 900 多 台 ， 每 年创 造 产 值 180 亿 美 元 ； 日 本 有 2000 多 台 ； 我 国 目 前 大 约 有 400 万 癌 症 患 者 ， 拥有 医 用 直 线 电 子 加 速 器 尚 不 到 100 台 ； 医 学 专 家 估 计 ， 我 国 至 少 需 500 台 。 核医 疗 器 械 至 今 还 在 继 续 发 展 ， 刀 用 于 肿 瘤 的 切 除 ， 手 术 精 度 可 达 到 0.1mm。 核 医 疗 器 械 的 国 内 市 场 绝 大 部 分 被 国 外 产 品 占 领 ， 如 不 采 取 有 力 措 施 ， 情

25、况 会 更 为严 重四 、 核 技 术 在 农 业 中 的 应 用 辐 射 育 种 :即利用 、X、 射线或中子流等高能量的电离辐射处理植物的器官，使细胞内产生不同类型的电离作用,进而诱发产生可遗传的突变,从中选择和培育符合生产需要的新品种。辐射育种与常规育种比较，其主要特点为：变异率高。一般可达 1/30，比自然突变高 100 倍以上,甚至可达 1000 倍。变异范围广。诱变产生的变异类型常超出一般，甚至会产生自然界中未曾出现的或罕见的新类型。其中有的具有利用价值，已为作物提早成熟、植株矮化、增强抗病性、提高蛋白质、糖分、淀粉的含量等创造了丰富的育种原始材料和基因资源。变异稳定快。由辐射处理

26、产生的变异,一般经 3 代即可基本稳定,而有性杂交大多要经 46 代才能稳定。 辐射处理的方法分外照射和内照射两种。外照射是指被照射的种子或植株所受的辐射来自外部某一辐射源；方法简便、安全，可以大量处理。内照射是将辐射源引入被照射种子或植物某器官内部，常见的有放射性同位素浸种、放射性同位素注射（在茎 、枝条、芽或子房部位施用放射性同位素肥料供植物吸收）以及向植物供给 14CO2、使之通过光合作用同化到代谢产物中去诱发突变等。辐射处理的材料包括种 子 、花 粉 、子房、营养器官和整体植株。此外，还可照射愈伤组织，用于辐射诱变与组织培养相结合的研究领域（见诱 变 育 种 ） 。 辐 射 不 育 治

27、 虫 :原理是通过对防治对象(雄虫)某个虫态的辐照处理，使其生殖细胞的染色体发生断裂、易位，造成不对称组合，导致显性致死；而受照射的体细胞基本上不受损伤。由于辐照后的昆虫仍能保持正常的生命活动和寻找配偶，将经过辐照处理的不育昆虫在虫害地区连续大量释放，就可使其同正常昆虫进行交配而不产生后代。经过几代之后，自然种群因不育而数量减少，以致有可能完全消灭这一地区的虫种。此法不会造成环境污染，对人、畜和天敌无害，防效持久，专一性强，对消灭螟虫、棉铃虫等钻进植物体内隐蔽、药剂和天敌很难触及的害虫效果尤佳。 射线、X 射线、 射线及中子束都可用于照射，而以60Co 放射源的 射线最简便有效。但用高剂量辐照

28、造成的不育昆虫因无法和自然种群争夺配偶，因而影响灭虫效果。近年来，改用亚不育或半不育剂量处理的害虫，可提高受照射昆虫竞争配偶的能力，通过遗传将辐射导致的细胞染色体易位变化传递给下一代，使95以上的下一代害虫丧失生育力。如玉 米 螟 雄虫经过这样的处理后，其子代可比亲代更为不育。此法虽不能在当代根除害虫，但可减少不育虫的释放量，使防治成本降低。因而在成虫期不危害作物的条件下释放半不育（其子代完全不育）雄虫，一般可比释放完全不育的雄虫取得更好的效果。 世界上约有 1/3的国家对上百种昆虫从事辐射不育的研究，已知有30多种害虫进入了中间试验或应用阶段。螺旋蝇、地中海果蝇、红铃虫等一些重要害虫用不育方法防治，都取得了重大成果。核 农 业 技 术 的 发 展 会 成 为 改 造 传 统 农 业 ， 促 进 农 业 科 学 技 术 进 步 的 一 种 高 新 技术 ， 也 是 使 我 国 农 业 发 展 走 上 和 环 境 更 为 友 好 ， 又 能 增 加 产 量 的 路 子 。中国和平利用核能事业有着良好的发展前景，相信随着核能的进一步和平利用，能够更好地为经济社会发展服务，为人民造福。