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科学认识生活中的核
作者: | 来源: | 编辑: 发布时间:2014-12-02 09:11:04 阅读:
  

  图为核电站

  今年是我国第一颗原子弹爆炸成功50周年。原子能技术虽为战争而生,其应用却远远超越了战争,为人类未来发展提供了更多的可能性。经过几十年的发展,“核”在人们生活中已无处不在,被工业、农业、医学、环保等领域广泛应用。但一些公众因为对核科学缺乏了解,往往谈“核”色变。近日,在“中国梦・科技梦――纪念中国第一颗原子弹爆炸成功50周年核科学技术展”展厅现场,出席中国科协主办的“科学家与媒体面对面”活动的中科院院士、中国核学会原理事长王乃彦等多位专家提醒公众――

  王乃彦(中科院院士、中国核学会原理事长):辐射、放射性可以造福人民

  核科学是跟放射性联系在一起的,很多核技术带有放射性,所以我们应该先正确认识什么是辐射。

  辐射有三种,一种是α粒子,一个是β粒子,还有伽马射线,实际上还有一个中子,但很少被应用。一层厚一点的纸就可以把α粒子挡住,所以α粒子对人体没什么影响。第二种是β射线,带负电的电子,它的穿透力一般铝片就可以挡住。而伽马射线,就需要用混凝土的墙才能挡住了。

  大家知道,原子是由原子核和电子组成的,原子核是由质子和中子组成的,如果原子核含的质子数不一样,含中子的数目不一样,就是放射性同位素,可以放射出一些射线。辐射的计量单位,我们通常用毫希伏,就是千分之一的Sv。

  我们生活在地球上,每天都受到宇宙射线的照射,这是无法避免的,还有人工放射线,比如到医院做胸部的X光透视。辐射是否有害,得看剂量。核电厂周围的老百姓一年受到辐射0.01个毫希,从北京到欧洲乘飞机来回受0.02个毫希,我们吃水果、粮食、蔬菜,每年每人接受0.25个毫希左右,胸部做一次透视,每次有0.3个毫希,每天看两个小时电视,每年有0.01个毫希,每天抽20支香烟,有0.5个毫希。

  现代生活中很多地方都离不开辐射,像消毒、保鲜、治疗疾病等。比如肉里面有大肠杆菌,不把它杀死,就会有很多传染病,通过伽马射线照射,可以达到目的。日本用大量辐射照土豆,因为如果土豆发芽,发芽的地方是有毒的,经过照射以后,土豆就不会发芽。很多癌症,如果发现得早,用伽马射线可以把癌细胞杀死。辐射可以育种,由于遗传性变异,可以产生出抗倒伏、抗病虫害的新种子。

  日常碰到的辐射很多,我们要增强对辐射的认识,利用辐射造福于人民,要用科学的态度对待辐射,只要注意防护辐射,是完全可以保持安全状态的。

  安继刚(中国工程院院士、清华大学教授):核技术的工业应用

  核技术对工业生产也有很大帮助。比如核测控、核分析、核无损检测等。

  工业中利用射线和物质相互作用,对加工过程进行控制,比如测厚度、测密度、测位置、测流量等。现在的钢品工业,不仅要测一个点厚度,还要测截面。举一个例子,测热轧钢板,1000摄氏度高温,还有400摄氏度横断面,测量钢板的速度是25米/秒,精度到千分之一,这是一个高端的工业测厚度的装备。

  核技术还可以质谱分析,即通过测量运动带电粒子在磁场中的偏转而确定其质量,再依据测得的质量谱,分析样品。X荧光分析,通过测量样品被激发产生的特征X射线谱来确定其成分,灵敏度非常高。

  核无损检测是现代工业中质量控制的关键。有各种辐射成像方法,能够提供直接观察的影像,来看内部是不是有缺陷或者内部构造。这在反恐、缉私领域都有用途。中国海关有一套集装箱检测系统,像一只眼睛,卡车集装箱过来,通过阵列探测器,利用射线技术给集装箱做CT,原理类似机场、地铁站的安检。汽油、水,密度不一样,性能就不一样,显示图像也就不一样。这种应用在海关部门立过大功。1999年12月,在福建马尾港装了第一套系统,查出一个集装箱的图像,报关时是非金属,但实际是计算机显示器,这个案主,就是赖昌星的远华公司。

  田嘉禾(解放军总医院核医学科主任医师、教授):核素标记探针的应用

  历史上,有好几位诺贝尔奖得主,都和放射有关系,比如说居里夫人、贝克勒尔、卢瑟福、德哈维赛、劳伦斯等。核医学的应用,现在最成熟的是用核素标记探针。因为放射性标记物有非常明显的高灵敏度,不会对人体产生任何影响,没有什么生理干扰。

  一般是用低剂量做诊断,高剂量做治疗。举个例子,乳腺癌分成三类,分别是ER+、HER2+、阴性。我们用雌激素标记方法,尽管治疗只有几周,就可以看出有效无效。用核素的方法,能起到预后作用。在临床上就可以预先告诉你,哪个病人有转移,哪个病人没有转移,现在做得越来越细,用核医学方法,两周就可以告诉你,治疗是有效的还是无效的。

  我们用核医学标记的探针,来显示疾病特定的分子,来提示临床进行正确治疗,改善病人的临床症状,这个价值已经被证实,还将继续被证实。

  张锦荣(中国同位素与辐射行业协会副理事长):国内外核技术应用比较

  国际上核技术应用产业处于快速发展阶段,全世界核技术产业化规模近万亿美元。美国核技术产业占到GDP的4%,日本和欧洲所占的比例是2%~3%。我国核技术应用产业规模1000亿元,核农业、辐射化工、辐射加工、医学、离子注入、射线装置以及同位素仪器仪表,跟我国的GDP相比,所占比例还非常低。

  我国钴-60的装置,2014年6月统计数字是123座,实际装源约5800万居里,和美国相比1/3还不到。平均每个装置钴源装源量大概在30万居里左右,而美国这些发达国家都有几百万居里的装源量。

  目前,我国的同位素绝大部分都依赖进口,包括辐射源、医学用的同位素。核医学的影像学非常重要,早期的γ相机,现在的PETCT,都是很高端的设备,我国的数量大概是美国的1/10。我国使用同位素的总量,还赶不上日本,发展空间非常大,不过我国发展的速度非常快,正以每年25%~30%的速度在发展。

  可以预见,在今后十年或者更长时间内,我国核技术应用仍将快速发展,特别是在医学、新材料、食品安全、消毒灭菌、环保等领域,核技术将发挥更为突出的作用。

  鲍矛(北京市射线应用研究中心主任、研究员):辐射在加工领域的应用

  辐射加工,就是通过电离辐射,作用在被辐照的物质上,达到物理、化学或生物效应,起到保险、保藏、消毒灭菌或者材料改性的一种加工方法。根据辐射源的不同,主要包括三类。一类是γ射线,穿透能力非常强,另外是电子束,还有X射线。

  辐射加工有几个优点,一是常温下进行加工,应用领域非常广泛。二是不破坏产品的外包装,因为是利用射线的穿透能力,不会造成二次污染,而且也会节约成本。三是不需要添加任何化学药物,无污染、无残留,是一种清洁加工的过程。四是自动化程度高、加工效率高,消毒灭菌彻底,是流水线式的连续加工,处理能力非常强。最后是工艺相对简单,容易控制。

  辐射加工的应用现在比较多,一个是医疗用品、卫生用品,像一次性的口罩、帽子、注射器、采血器、输液器。另外是食品,现在食品辐照的量越来越大,增长比较快,目前我国关于食品辐射消毒、辐射灭菌有八个国家标准。国内的基本情况是,钴源装置有123座,加速器有380台(其中301台是国产的,进口有79台),总功率24000多千瓦,大部分用于材料改进,其中只有10余台用于食品辐射加工。

  辐射食品没有安全性问题,多高的辐射都不会引起毒理学、营养学和卫生等问题。其实我们航天员吃的航天食品,就是超剂量的辐照食品,很安全。世界卫生组织作出结论,辐射食品就像用巴氏杀菌法消毒的食物一样安全,而且有益健康。

  另外的应用就是药品、高分子改性材料等。目前发达国家大部分的医疗用品都是采用辐射消毒,这是目前对于医疗用品最先进、最好、最彻底的消毒方法,包括人工关节、骨骼、牙科材料、手术创口缝合等用品。

 

 

 

转自求是理论网-科学普及

 

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