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核“树”结出福“果”核技术助力农业、工业、医学等发展

2019-11-08 17:40:51 点击:1392

核“树”产生好的“果实”

2018年,核电集团自主研发质子回旋加速器,实现了核电技术的突破。陈金玲供货

一方面,核能的发现和使用使人类面临大规模毁灭性武器的威胁;另一方面,和平发展也给社会发展带来了新的希望。

中国安全发展、和平利用核能和核技术,积极造福人民,取得显著成就。

核技术应用(application of nuclear technology)是指放射性同位素和电离辐射与物质相互作用后产生物理、化学和生物效应的应用研究与开发技术。通过不断探索,我国相关专家发现,核技术现在越来越与人们的生产和生活密切相关,在许多领域有着广泛的应用和广阔的发展前景。

核辐射诱变育种有助于农业发展

中国有将近20%的世界人口,但只有9%的世界可耕地。难题是如何在养活不断增长的人口的同时保护自然资源。在过去的几十年里,中国农业科学家越来越多地在作物生产中使用核技术。

核技术应用于现代农业,其首要功能是培育新的作物品种。CNNC核技术业务相关负责人表示:“利用辐射诱变技术培育农作物新品种可以辐照种子、花粉、植物等。通过放射性同位素发射的α、β、γ和中子射线,以及加速器产生的电子束,对农作物进行基因改造。经过几代人工选择和栽培,可以获得新的优良品种。”

2018年,湖南省农业科学院“水稻核辐射诱变新种质创造与品种选育”项目通过结果评价,产生了一批水稻新种质资源,培育出水稻新品种,并进行了大规模推广种植。

目前,中国第二大小麦品种鲁源502是由中国农业科学院作物科学研究所与山东省农业科学院原子能利用研究所合作,利用空间诱变育种技术开发的。相关专家表示,鲁源502单位面积产量比区域试验对照品种高11%,更节水、抗旱、抗倒伏、抗病,累计种植面积超过360万公顷。

中国农业科学院作物科学研究所使用地面模拟高能重离子束、宇宙射线、伽马射线和化学诱变剂来诱导各种作物的突变,包括小麦、水稻、玉米、大豆和蔬菜。核技术育种已充分应用于植物新品种的育种,以确保粮食安全。

有害昆虫的消毒是核技术在农业中的第二大功能。当核技术发展成为无污染的“昆虫辐射不育”的新生物控制技术时,放射性同位素钴-60和铯-137发射的伽马射线可以通过加速器产生电子束,以一定剂量照射昆虫蛹或害虫成虫,使雄性昆虫丧失繁殖能力,不能繁殖后代,从而消灭害虫,不会造成农药等公害。实验表明,辐照收集的柑桔实蝇终末期蛹蛹变成苍蝇后,从500亩柑桔园释放出95,320只这样的不育雄性蝇,危害率可从7.5%降至0.005%。

此外,辐照技术在农业上有更多的应用。以食品辐射加工为例,通过γ射线或电子束杀灭食品中的寄生虫和致病菌,可以防止食源性传染病的传播。它还可以降低水果和蔬菜的代谢率,提高食品的卫生质量,延长食品的保质期,而不影响食品的质量和安全。辐照技术是继食品贮藏加热和冷冻保存技术之后的一种新的食品加工技术。

核技术成为新兴产业创新和发展的动力源

核技术应用的快速发展已成为新技术、新材料和新工艺不断创新和发展的动力之一。目前,工业应用已经取得了“三大突破”,如工业辐照、核仪器和放射性测量以及工业射线照相检测。

工业辐射,也称为辐射加工,是指利用电离辐射与物质相互作用产生的物理效应加工物质和材料的核技术。例如,医用制品、血液制品等高分子材料采用工业辐照技术进行改性,使其具有低烟、耐高温、不易老化等优点。

核子测量仪是一种测量装置,由屏蔽辐射源和辐射探测器组成。它利用同位素辐射原理实时检测地质建筑材料的密度和湿度。它通常用于在施工现场快速检测建筑材料的湿密度和含水量。完成一项测试通常只需要一分钟或更短的时间。

工业射线照相检验是对部件或产品的无损检验过程。射线工业ct等无损检测设备可用于识别产品、设备和材料中的缺陷,从而提高产品质量。常用的工业探伤辐射源主要来自x光机、密封辐射源和粒子加速器。x光主要用于检查较薄的零件。他们可以在任何时间和地点工作。它们便于保存,并能快速调节光线强度。它们不需要被替换,因为放射源会随着时间而衰变。因此,它们通常用于铸件、焊接零件和电子元件的结构中。伽玛射线源可以产生高能光子,并具有特定的能量,这有利于图像重建。它通常用于监控和铸造高精度焊接部件,如航空航天和造船。伽马射线或中子测井常用于煤田、铀矿勘探和石油勘探。

目前,在高分子材料的改性中,辐射交联技术得到了广泛的应用,使得线型聚合物在辐射作用下具有绿色、高效、易于控制的优点。用这种技术处理的聚乙烯的耐温性是普通聚氯乙烯的2倍,耐磨性是普通聚氯乙烯的10倍。它已被广泛应用于能源、电力、交通、通信、建筑等领域。此外,通过辐射处理获得的高性能塑料可用于制造卫星器件等。总之,核技术在工业应用中变得越来越重要,推动了工业的不断进步。

公安领域的“核警察”颇有见地

核技术造福人民,并将广泛应用于公共安全领域。目前,x光、γ射线、中子等探测技术在航空、铁路、海事、公路等客货安全检查中已不再罕见。

近年来发展起来的核磁共振、核四极共振等“指纹”高精度检测技术也具有广阔的应用前景。其中,大型集装箱/车辆检测系统是核技术在公共安全领域最成功的应用,在北京奥运会、上海世博会、博鳌亚洲论坛等许多重大国际赛事的安全保障中发挥了不可替代的作用。此外,ct行李/物品检查系统结合了双能材料识别技术和螺旋ct扫描技术等先进技术,可用于检测固体和液体爆炸物、隔离违禁品等。,实现自动报警,具有较高的检测率和较低的虚警率。

在北京奥运会上,陪同奥运的“核警察”在保障奥运安全方面发挥了重要作用。一天,当一名观众在工人体育场进行安检时,x光机和金属探测安全门没有异常反应。当他穿过隔离屏障时,警报突然响起。只有在强化检查之后,才清楚观众几天前已经服用了放射性药物碘-131,并且在服用放射性药物几天之后,核技术检测系统仍然能够检测到人体。该系统立即赢得了大量安全人员和相关服务人员的信任,称之为眼光独到的“核警察”。

在机场、火车站和地铁等公共场所可以找到安全探测器。它是通过输送装置将被测物质送入x光检查通道进行检测的装置,用于检测行人和车辆非法携带放射性物质,防止核辐射等恐怖活动的发生。借助高灵敏度的探测器阵列、传感器和自动处理分析模块,低辐射车辆检测系统可以实现对各种类型车辆的快速、无损和非开箱检测。安检仪的辐射剂量是有限的,安检仪两端的入口和出口都有铅幕阻挡辐射。x光只起透视作用,不会留在透视对象上。没有必要担心安全检查仪器对影响人体健康的物体的辐射。

核医学给病人带来好消息

核医学是一门利用核技术诊断、治疗和研究疾病的新学科。目前,它已成为诊断和指导心、脑、肿瘤三大疑难疾病治疗的最佳方法之一。对于一些肿瘤患者,可以选择伽玛刀手术或同位素、重离子、中子、介子和质子疗法。

2019年7月10日,火箭军队专业医疗中心的医生正准备对一名脑瘤患者进行伽玛刀手术。主治医生说伽玛刀不是通常意义上的手术刀,而是一台机器。设备中安装的医用钴-60放射源的γ射线用于对体内病变组织进行单次或多次大剂量聚焦照射,可在肿瘤和周围正常组织之间形成非常明显的剂量梯度边界,并准确进行手术,从而达到手术刀切除病变组织的效果。伽玛射线的特点是对肿瘤的破坏性攻击,但对人脑周围的正常组织不会造成太大损害,适用于治疗肿瘤和边界清晰规则的多种肿瘤,尤其是脑肿瘤。

近年来,全国有1200多个医疗单位使用核技术,每年有2000多万人接受诊断和治疗,250多万人治疗癌症患者。

罗赵蓉何中华

资料来源:解放军日报

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