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生活中的核技术

2024-12-11 11:47     来源:兰州大学核科学与技术学院    

您是否“谈核色变”呢?您是否觉得核技术神秘莫测呢?似乎在我们的日常生活中没有见到过核技术,但实际上,核技术早已融入我们的生活。如果把核电称为“重工业”的话,核技术应用则是“轻工业”。核技术应用在提高人民生活水平、促进社会经济发展过程中发挥了不可替代的重要作用。 国际原子能机构(IAEA)曾指出,同位素与辐射技术正在为全世界的社会经济发展作出宝贵贡献,就应用的广度而言,只有现代电子学和信息技术才能与同位素及辐射技术相提并论。

据统计,核技术与国民经济制造业领域43个细分行业中的近三分之一的行业有关,广泛应用在工业、医学、农业、环保、公共安全等领域。其中,工业方面的应用占比最高,达到了55%;其次就是医疗卫生方面的应用,占比约18%;农业应用领域,占比约为17%;公共安全方面占比5%左右。

除此之外,核技术还可以用于油田测井、雾霾溯源、考古、法证学、航天等领域,已成为推进新技术、新材料、新工艺、新方法不断取得创新发展的动力之一。

科学认识核

现代科学表明自然界中的一切物体,只要在绝对温度零度(-273.15℃)以上,都会以电磁波和粒子的形式时刻不停地向外传送能量,这种传送能量的方式被称为辐射。区别在于非电离辐射和电离辐射。

自古以来,人类一直就在天然辐射的环境中繁衍生息,生活在地球上的每一个人都要受宇宙射线的照射,除此之外,还要受到土壤、岩石等生存环境中含有的天然放射性物质的照射 。因此,不可避免,由此而造成人们吃的食物、喝的水、住的房子、走的路、呼吸的空气乃至我们人体都含有微量的放射性物质。

不仅如此,人们还自觉地接受着额外的人工辐射,例如看电视、打电话、抽烟、坐飞机,特别是到医院去体检或治病,都要自觉不自觉地接受或多或少的辐射。 但医学上使用的辐射,无论是射线装置还是放射性同位素,无论是用于诊断还是用于治疗,其剂量水平都在安全范围之内 ,是核科技造福人类的一个典型例证。

任何事物都是一分为二的,一切脱离剂量谈危害都是不科学的! 核能与我们日常生活中所熟悉的电能、热能、水能等一样也是一种能源。只要正确地使用就可以造福人类,而不会影响我们的健康。大家都知道电能够打死人,可是大家却并没有因此而不使用电;微波炉就是一个辐射源,却给我们带来了生活上的便利;核能与核辐射,当其剂量水平在合理范围内时,就几乎没有危害。因此,辐射并没有想象中那么可怕,可怕的不是核辐射,而是心理恐慌。

工业应用

作为二十世纪人类最伟大的科技成就之一,核科学技术在国家安全、创新前沿、百姓平安、清洁能源、绿水青山乃至整个国民经济建设中具有重要作用。除了众所周知的核武器和核电,在和平利用核能的背景下,核科学技术早已服务于国民经济生产,服务于健康中国和美丽中国建设。

另外,核能作为一种清洁低碳、安全高效、可大规模利用的非化石能源,是我国清洁能源体系的重要组成部分,为保障国家能源安全、优化能源结构、改善空气质量、推进绿色发展、服务「一带一路」建设发挥了重要作用,谱写了核能和平利用的辉煌篇章。随着人类科学技术不断进步,未来的核能必将以其独有优势发挥独特作用,服务于人类对于美好生活的需要。

农业应用

早在 20 世纪 50 年代,同位素与辐射技术就已广泛应用于作物育种、农产品和食品辐射加工、土壤肥料、病虫害防治、畜牧、水产和农业环境保护等领域,成为改造、革新传统农业和促进农业现代化的重要科学技术。 我国在农作物辐射育种领域成绩斐然,先后有「鲁棉一号」等 18 个品种获国家发明奖。

近年来,又通过神舟飞船等搭载农作物种子进行航天育种,利用宇宙射线、微重力等对种子进行诱变作用产生有益变异,选育出高产、优质、抗逆性强的水稻、小麦、棉花、油菜、蔬菜等新品种。随着现代生活水平的提高,食品安全问题日益严峻。借助于核技术对食品和农副产品杀菌杀虫、抑芽保鲜 ,既能够提高食品的卫生质量和延长食品保藏期,也不会产生额外的放射性。因此,辐照食品是安全可靠的,可以放心食用,射线只是起到杀菌的作用,对人类的生长、发育和遗传没有不良影响。 辐照加工也是继食品罐藏加热、冷冻保藏技术之后的一种食品加工新技术。「绿水青山就是金山银山」,在环保领域,核技术已应用于大气污染物、水体和各类环境样品的监测分析,利用辐照技术净化大气、废水、污泥比传统处理技术更高效。

医疗应用

核技术与现代医学技术的结合也造福了广大患者,最典型的就是医院里诊断疾病用的 X 光,各种各样医学影像学都涉及,拍片子,做 CT 扫描,更好一点的做个 PET、SPECT 等,全是在这个基础上做的。事实上,核医学作为原子能和平利用的重大领域之一已有 100 多年的历史。在多年发展中,可以说核技术拯救了亿万人的生命,也极大促进了医学的发展。 然而,人们总是惧怕放射性对身体带来的伤害,其实,只要发挥好放射性的「特长」,它们就能够成为守卫我们健康的勇士。

相信都听说过放射治疗 吧,就是将放射源或者放射性核素引入体内,利用其放射性特点作用于病变组织或者改变组织的局部代谢,达到破坏、杀伤甚至摧毁恶性肿瘤的目的。当今最尖端且先进有效的癌症治疗手段——质子、重离子治疗技术,就是放疗手段中的佼佼者。 它可以精准打击癌细胞,将成为人类征服癌症的有效手段。此外,我们在地铁、汽车站、火车站、机场、海关、码头等各类场所随处可见各种各样的辐照装置,利用这些装置就可以实现无损快速不开箱的安全检查,这是核技术应用在公众安全领域的有效例证。

核医学,是指放射性同位素产生的电离辐射在医学上应用的一门学科,是安全利用核技术为人类医学健康事业作出贡献的典范。 在医疗上,放射性同位素可以用于诊断、治疗和医学科学研究;在药学上,可以用于药物作用原理的研究、药物活性的测定、药物分析和药物的辐射消毒等方面。

核医学利用核物理、计算机成像技术、生物生化等现代科学技术对疾病进行诊断、治疗及研究,具有无创、高效的优点,常用于甲状腺疾病、肿瘤、心脏、肾脏疾病等的显像诊断以及甲亢、骨转移癌、前列腺癌等的治疗,为人们的健康保驾护航。以放射性药物为例,它是一种含示踪核素标记的生物制剂,可应用于核医学示踪分子诊断技术中。与核医学显像设备配合使用,其对肿瘤诊断的发现率可达90%。

小结:

通过放射性同位素发出的γ射线、加速器产生的电子束或X射线等电离辐射与物质相互作用,所产生的物理效应、化学效应和生物效应,核技术用于材料改性、消毒灭菌、无损检测、医学诊断治疗、诱变育种、环境保护、公共安全等领域,是国家战略新兴产业。



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