核技术的应用

四川省金核辐照技术有限公司核技术的应用王维什么是核技术？核技术（nucleartechnique）是指以核性质、核反应、核效应和核谱学为基础，以反应堆、加速器、辐射源和核辐射探测器为工具的现代高新技术。具有高的灵敏度、特异性、选择性、抗干扰性、穿透性等特点。广泛应用于国民经济各个领域，亦为自然科学的深入发展提供了可能性。开拓的重要交叉学科有核农学、核医学、同位素地质学等。此外，它在国家安全中占有重要位置。1895年德国物理学家伦琴发现X射线，并拍摄了他夫人的左手指骨照片，开创了人类核技术应用的先河。核技术发展概论1896年，法国物理学家贝克勒尔发现了铀(U)放射现象，从此人类进入了原子能的时代。核技术发展概论1896年，法国物理学家贝克勒尔发现了铀(U)放射现象，从此人类进入了原子能的时代。TheNeutron核技术发展概论1938年，德国物理学家哈恩发现核裂变现象。核技术发展概论链式反应：以中子为媒介而维持的自持的裂变反应。例如235U核吸收一个中子后发生裂变，同时平均放出2～3个中子，除去损耗，如果还有一个中子能引起另一个235U核发生裂变，则可使裂变自持地进行下去。核技术发展概论核技术诞生于20世纪初，自1895年伦琴发现了X射线和1986年H.贝克勒尔发现了铀盐的放射性后，随着镭和钚以及人工放射性的发现，原子核模型的建立，同位素示踪概念的引入等，随即将核科学技术的开创性知识投入应用，如夜光粉用于钟表业，X射线用于医学诊断，同位素示踪用于分析化学，镭应用于癌症治疗等。20世纪30—40年代，反应堆、加速器和各种新型辐射探测器的研制成功，核技术得到迅速发展。军事上制成了原子弹和氢弹；能源工业方面，世界各国建造了大量的核电站；工业、农业、医学、地质、材料、考古、法学等领域都有核技术的贡献。到20世纪70年代，由于受到一些发达国家反核力量的抵制以及公众对放射性的非理性恐惧，核技术的发展及其应用受到一定程度的影响。然而，由于核技术的不可取代性及其重大的经济效益和社会效益，到了20世纪末又恢复了发展的势头。核技术发展概论然而整个二十世纪，核技术、核物理不断地从理论和实验研究，互相依托，互相依存，不断发展。在发现天然放射性后，人们开始寻找可以产生不同能量离子束的装置，加速器应运而生。对于不同射线、不同能量的粒子探测鉴别、定性、定量，发展了相应的探测技术及电子学设备和技术。研究射线与带电粒子与物质的相互作用，对于有机体则产生生物变化、物理变化、化学变化，因而产生了辐射物理学、辐射生物学、放射化学、辐射化学以及辐射防护等等；同时还涉及到机械、射频技术、计算机技术、控制技术、成像技术等多项学科技术的交叉与融合，是现代科学技术的组成部分，也是当代高科技之一，是具有很强生命力和影响力且发展十分迅速的学科之一。核技术发展概论获奖者年份杰出成就伦琴1901发现X射线获威尔逊1927发明可以看见带电粒子轨迹的云雾室劳伦斯1939发明回旋加速器布莱克特1948发展了威尔逊云室方法鲍威尔1950研究原子核摄影技术、发现介子科克劳夫特、沃尔顿1951设计和制造了第一台高压倍加器，并用于产生人工核蜕变霍夫斯塔特1961确定原子核的形状与大小穆斯堡尔1961发现穆斯堡尔效应阿尔瓦雷革1968发现了氢泡室及其分析技术、发现了共振态沙帕克因1992发明多丝正比室和漂移室布罗克豪斯·沙尔1994发展中子散射技术核技术发展概论广义上讲：指不包括理论研究的所有核科学技术的活动。其中人们常常把军用核技术，即发展核武器以及利用核能发电的核电站（核能工程）这两大领域单列出来。狭义上讲：同位素技术辐射加工技术核分析技术核仪器仪表技术亦称：非动力核技术核技术应用定义核技术发展概论核武器是当今有核国家外交政策的基石——保持核威慑力量，防止核扩散，进行核裁军谈判。核武器仍然是不可替代的杀手锏。核武器核武器的分类及工作原理1、核武器分类核武器可从释放能量原理、作战使用目的、运载（投送）方式等角度分类。（1）运载（投送）方式分类核导弹核航弹核炮弹核地雷核鱼雷核深弹核水雷2、爆炸方式（1）大气层核爆炸（2）高空核爆炸（爆炸高度大于30千米）（3）地（水）下核爆炸核武器的分类及工作原理3、核武器的杀伤破坏因素:瞬时杀伤因素：（1）光辐射（2）冲击波（3）早期核辐射（4）核电磁脉冲剩余核辐射：（5）放射性沾染核武器的分类及工作原理16核电站核电站又称核电厂，它指用铀、钚等作核燃料，将它在裂变反应中产生的能量转变为电能的发电厂。核电厂由核岛（主要是核蒸汽供应系统）、常规岛（主要是汽轮发电机组）和电厂配套设施三大部分组成。由于核反应堆的类型不同，核电厂的系统和设备也不同。压水堆核电厂主要由压水反应堆、反应堆冷却剂系统（简称一回路）、蒸汽和动力转换系统（又称二回路）、循环水系统、发电机和输配电系统及其辅助系统组成核电站1954年在库尔恰托夫的主持下，苏联建成了世界上第一座核电站——奥布灵斯克核电站。从此，核电站便在世界各地蓬勃发展起来。1942年，以费米为首的一批科学家在美国建成了世界上第一座“人工核反应堆”，首次实现了人类历史上铀核的可控自持链式裂变反应。建造核裂变反应堆的目的“中子源”开展科学研究及实验供热、发电或提供动力核反应堆是使核能以可控方式释放的装置1985年，我国第一座自行设计建造的核电站是秦山核电站,位于浙江省海盐县杭州湾口岸优点：原料少；污染少。目前核电在全国电力中的比重只有1%强。2020年可望达到4%（4000万千瓦）。目前和今后几十年核电的发展是以压水堆为主的核裂变能发电。(东南沿海各省)21世纪下半叶，受控热核聚变能有可能开始作贡献。核电站反应堆的分类19反应堆的功能：1热能利用：发电，供热，或者动力2生产新的核燃料3生产放射性同位素4进行中子的其它应用和科研20按使用目的分类生产堆动力堆研究堆发电增值两用堆反应堆的分类21按引起核裂变的中子能量分类快中子堆中能中子堆热中子堆反应堆的分类22按冷却剂、慢化剂分类轻水堆（压水堆，沸水堆）重水堆石墨气冷堆石墨水冷堆钠冷堆反应堆的分类23按核燃料在堆内分布形式分类均匀堆：核燃料、慢化剂、冷却剂均匀混合在一起非均匀堆：绝大多数堆型反应堆的分类24压水堆核电厂原理图压水堆核电厂25三环路压水堆一回路系统压水堆核电厂26沸水堆核电厂原理图沸水堆核电厂27压水堆安全壳内纵剖面图EPR核岛布置特点：•4个安全子系统，每个安全系统都可以独立完成安全功能•每个安全系统有相互独立的厂房•采用堆芯熔融物扩展区，防止安全壳底部融穿•双层安全壳-内层：预应力混凝土-外层：钢筋混凝土堆芯熔融物扩展区安全厂房反应堆厂房EPR厂房布置浏览特点：•防飞机撞击•主控室在两厂房之间•安全厂房的两个分开布置，两个有足够厚的墙•两个应急柴油机分开布置•防震•底部混凝土6m厚主控室乏燃料厂房应急柴油机EPR电厂布置大亚湾核电站安注系统ACC-AV03BV03ASumpASumpBV01AV01BBV24CV24IV24LV24FV24JV24GV24DV24ASRH-V11ASRH-V11BSRH-V02BSRH-V02ASRH-V04ASRH-V04BSRH-V05BSRH-V05ARHEx-BV50BRHEx-AV50ARHR-P-ARHR-P-BV28AV28CV28EV28GV28BV28FV28DV28HV35CV35DV35AV35BA1A2B1B2V40AV40BV41AV41BSRH-V28BSRH-V28ARWSTMISSILEBARIERAV02BV02AV34AV34BV34CV34D安全壳外安全壳内安全壳外安注箱B换料水箱安注箱AHPISLPIS高压安注p~100pa低压安注p~10pa安注箱p~60pa秦山一期安注系统模拟图（ECCS）大亚湾核电站化容系统7000ppmBST7000ppmBST2000ppmRWSTVCTV521BV512AV104AV104BBATPBBATPAV528A过滤器V224BV224AV233BV233AV234BV235BV236BV234AV235AV236AV006主泵轴封APRZA环冷段B环冷段V237AV238AV239AV237BV238BV239BV012V008主泵轴封BV467AV462AV467BV462B再生热交换器上充泵A上充泵B硼酸贮存箱B硼酸贮存箱A换料水箱容积控制箱硼酸驳运泵B硼酸驳运泵A化容上充SCV-IC8本底V461AV461BV528BV216AV216B秦山一期化容系统（CVCS）模拟图大亚湾核电站给水系统v11FFFFFFPRIMARYLOOPBPRIMARYLOOPAMSMSFEEDWATERMANIFOLDFEEDWATERMANIFOLDEMERGENCYFEEDWATERTANKSRC002ASGSRC002BSGSMF-V001AV002AV005AV007AV004AV008AV003AV006ASAF-V10AV09AV09BSAF-V10BDIESELDRIVENPUMPAMOTORDRIVENPUMPAV03AV03BSMF-V001BV002BV005BV007BV004BV008BV003BV006BV10CV09CV09DV10DDIESELDRIVENPUMPBMOTORDRIVENPUMPBV01AV01BFEEDWATERCONTROLv05V05BV08BV04BV10AV09AV08Av04v06Av02Bv02ASSF-V10BV08B除氧器V04AV07AV08A除氧器SSF-v12v02v03V03DSSF-V07Av08Cv08Dv07Cv05Cv07Dv05Dv02Cv02Dv09BV03CV05AV07AV06BV07B秦山一期给水系统模拟图多重安全屏障和安全设施的关系燃料芯块燃料元件包壳压力容器安全壳应急堆芯冷却系统ECCS安全阀安全壳喷淋可燃气体浓度控制系统停堆系统防止过热破损过压保护防止过热过压破损防止氢气爆炸等农业应用“农业的根本出路在科技进步”，这既是西方发达国家已走过的道路，也符合我国人多、地少、科技落后这一国情。核技术在农业的应用包括辐照育种，食品保鲜，病虫害防治，低剂量辐照增产、农用同位素示踪和核分析技术等。辐照育种辐照育种相对于传统育种的优点是突变率比自然变异率高100一1000倍；方法简便，且育种周期短；由于利用中子，离子束，γ射线等辐射，可引起生物体遗传器官的某些变异，从而达到高产、早熟、增强抗病能力、改善营养品质的目的；可改变作物的孕性，使自交不孕植株变为自交可孕的变异植株。食品辐照储藏与保鲜粮食、果蔬、肉食在制作、运输、储存与销售过程中，常因病虫害侵蚀、腐败、霉烂、高温发芽等而变质。据统计，由此引起的损失可高达20%—30%。优点：节约能源；具有保鲜能力，冷加工技术，保持原有的色香味；穿透力强；安全卫生；改善食品品质；操作简便，易于实现自动化。食品辐照不需化学添加剂，不存在化学保存法带来的残留毒性；保存时间长，辐照处理过的食品在密封条件下几乎可无限期保存；由于杀茵效果好，辐照食品特别适用于航天员、野外作业人员，以及特护病人，作为无菌食品食用。达到效果：抑制发芽、杀菌、杀灭害虫、保鲜。病虫害防治昆虫辐射不育是一种采用核辐射防治病虫害的有效技术。昆虫辐射不育技术的原理是：在电离辐射作用下，昆虫会丧失繁衍能力。现在全世界已有几十个国家对上百种害虫进行了辐射不育研究，用辐照处理使其不育，然后放飞到大田，使果蝇无法繁衍后代而绝种。由此每年带来的经济效益，据国际原子能机构统计，可达数十亿美元。低剂量照射增产一定剂量的辐射可促进生物体的生长发育，这种现象称为辐射刺激生长作用。一些作物的种子、鱼卵和蚕蛹经辐照处理后，可具有早熟、抗病、增产等特点，运用这一核辐射技术可在相同的栽培或饲养条件下达到优质高产目的。同位素示踪定义：将可探测的放射性核素添入化学、生物或物理系统中，标记研究材料，以便追踪发生的过程、运行状况或研究物质结构等的科学手段。1923年，Hevesy在丹麦玻尔实验室工作期