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拯救生命、保存食物、探索宇宙......核技术应用有多广泛?

  日期:2022-01-25 13:01:37  浏览量:322   移动端
导读:核能作为人类历史上的一项伟大发现,应用领域非常广泛。随着科技不断进步,人类控制核能的技术能力不断提升——在核能制氢、海上

核能作为人类历史上的一项伟大发现,应用领域非常广泛。随着科技不断进步,人类控制核能的技术能力不断提升——在核能制氢、海上浮动核电站、核能低温供热等领域,核能的应用潜力都令人期待。



而在核工业领域中,还有着应用非常广泛的轻工业——即非动力核技术应用。现在,就让我们带着一双发现的眼睛,走近身边的核技术应用世界。



核电仅是核能利用的一个方面,随着控制核能的技术能力不断提升,核能的发展前景日益广阔。其中,核技术应用更已广泛融入我们的生活之中。



01



什么是核技术应用?



核技术应用是指民用非动力核技术的应用,又称为“同位素与辐射技术”,通称为核技术应用。



核技术应用是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,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。



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。



02



核技术应用在我们生活中的哪些方面?



在很多人眼里,核技术神秘莫测,似乎在我们的日常生活中没有见到过核技术。实际上,核技术早已融入我们的生活。






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。



03



核技术的应用



1、拯救生命





计算机断层扫描(CT)技术(图源:网络)



每年,核医学帮助医生诊断和治疗数千万人。



利用X射线等辐射,医生可以对患者的器官进行快速、非侵入性和准确的诊断。



放射性同位素,由核反应堆产生,用作正电子发射断层扫描(PET)的“示踪剂”,PET是检测和评估大多数癌症的最准确手段之一。



使用放射疗法(放疗)可以治愈许多不同类型的癌症,以及其他疾病,如弥漫性毒性甲状腺肿(甲亢最常见的病因)。



就癌症而言,大多数癌细胞生长对辐射敏感。有许多不同的治疗选择,无论是外部还是内部辐射,其目的是通过照射包含癌症的区域来控制或消除癌症。



一个例子是近距离放射治疗,即将小的放射源放在体内,或者放在需要治疗的区域内或附近。辐射也可以作为脑部手术的非侵入性替代方法。



2、探索宇宙





好奇号探测车(图片:NASA)



太阳系的探索是通过使用放射性同位素热电发电机(RTG)实现,RTG依靠放射性同位素的衰变为卫星供电,用于无法使用太阳能电池板的深空探索。



RTG已经成为太空工作的主要动力源之一,并为美国、俄罗斯和中国的许多航天器探索太空提供了动力。



卡西尼号卫星以前所未有的细节揭示了土星及其光环,并发现了暗示其卫星之一土卫二的地下海洋存在生命的潜在条件的证据。



“新地平线”号飞船带来了冥王星的第一张详细图像。好奇号继续探索火星。



所有这些任务都依赖于核技术。然而,最令人印象深刻的可能是“旅行者1号”和“旅行者2号”双探测器,由于其钚动力源,它是第一个进入星际空间的人造物体。



在发射42年后,“旅行者1号”和“旅行者2号”继续推进深空探测的边界,这一切都要归功于它们的钚基电池的辐射。



3、保存食物避免浪费





草莓经过15天的贮藏(右侧辐照,左侧未经处理)(图源:IAEA)



核能技术帮助我们避免浪费食物。



目前,全世界生产的粮食有三分之一被浪费——但有九分之一的人患有慢性营养不良。



随着世界人口的增加,增加粮食产量的需要将给水和土地资源带来巨大压力。



然而,大多数食物浪费发生在收获之后——至少20%的收获食物在食用前会变质。



辐照——一种杀**微生物而不使产品具有放射性的过程——可以延缓水果和蔬菜的成熟,显著延长其保质期并减少浪费。



它还可以控制害虫和防止食源性疾病的传播,缩短所需的检疫期——这些因素对60多个引入了允许食品辐照法规的国家来说是决定性的。



辐射也通过无菌昆虫技术(SIT)用于控制害虫,包括饲养和释放大量通过辐射灭菌的雄性昆虫,从而大大减少它们的后代。



这项技术是一种环境友好的方法来处理害虫,同时避免或减少食品上的农药残留。世界各地已经开展了许多成功的运动,抑制了威胁牲畜和作物的昆虫,并控制了传播严重疾病的人口。



4、保护文化遗产





在马伊达内克国家博物馆,辐射被用来保存大屠杀受害者的鞋子(图源:网络)



核能技术还用于检查、保护和恢复我们的文化遗产。



例如,霉菌是对旧画和旧书的一种常见威胁,如果不加以控制,它会长久性地破坏历史宝藏。



通过使用伽马射线,可以杀**真菌而不损坏人造物。同样,辐射对于保护面临虫害退化风险的木雕也是必不可少的。



辐射也被委托保护重要的历史文物,这方面的一个例子来自波兰马伊达内克(Majdanek)的国家博物馆,它是二战期间纳粹政权管理的集中营之一。



为了保护一些大屠杀受害者的个人物品,约6万双鞋接受了辐射处理,以确保它们不会被细菌或真菌破坏。



04



核技术的前景



核技术应用的发展深刻影响着世界各国的科技进步、经济发展和人民健康,已成为世界大国必争的战略制高点和优先发展的重要产业方向。核技术具有高度渗透性、产业关联性以及独特的技术优势,为自身发展提供了广阔空间。



西方发达国家通过政府扶持和市场拉动,已在核技术应用产业领域形成了关联度高、节能、高效、无污染的新兴产业。与发达国家相比,我国核技术应用产值占GDP比重较小,产业发展潜力巨大、前景广阔。



近年来,我国核技术应用产业逐渐受到重视,已上升为国家重点支持的战略性新兴产业,成为当前国防建设与国民经济发展不可或缺的重要领域。得益于政府的大力支持,借助资本市场畅通的融资渠道以及国内外旺盛需求的牵引,在全球核技术应用蓬勃发展的国际环境下,随着核技术应用新领域产业化条件日渐成熟,可以预测,我国核技术应用将继续保持强劲的发展势头,应用领域将不断拓展,应用规模将持续扩大。



未来,核技术将会更加广泛、深入地应用于农业、医疗、环保等领域,进一步推动我国核技术产业向标准化、集约化与国际化发展。同时,随着核技术与其他技术、产业及经济社会各领域深度交叉融合发展,核技术应用将给人们生活创造更多美好的改变,进一步造福人类。


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