1、核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护9示踪原子的应用示踪原子的应用（1）机械磨损研究）机械磨损研究 无论何种机器，运转过程中都会发生磨损。检查和研无论何种机器，运转过程中都会发生磨损。检查和研究机器的磨损情况在实践中有重要作用。应用放射性同位究机器的磨损情况在实践中有重要作用。应用放射性同位素示踪方法，不仅可以测定内燃机机件（如活塞、活塞环、素示踪方法，不仅可以测定内燃机机件（如活塞、活塞环、汽缸、曲轴）的磨损、滚动轴承的磨损、机床设备的磨损汽缸、曲轴）的磨损、滚动轴承的磨损、机床设备的磨损以及切削刀具的磨损，而且能为耐磨材料和润滑剂的选择、以及切削刀具的磨损，而且能为耐磨材料和润滑剂的选
2、择、制订机器的合理运行规程、预防事故性磨损提供依据。制订机器的合理运行规程、预防事故性磨损提供依据。1核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 示踪法测定发动机机件磨损量，是在机件内装一个带示踪法测定发动机机件磨损量，是在机件内装一个带有放射性的构件。发动机运转中磨损下来的放射性颗粒大有放射性的构件。发动机运转中磨损下来的放射性颗粒大部分落入润滑油中，可用核辐射探测仪器测定其放射性活部分落入润滑油中，可用核辐射探测仪器测定其放射性活度。因磨损量与油中放射性活度成正比，通过校准曲线可度。因磨损量与油中放射性活度成正比，通过校准曲线可以将测得的放射性活度转换成磨损量。以将测得的放射性活度转换成磨损
3、量。示踪法检查和研究磨损具有特殊价值：示踪法检查和研究磨损具有特殊价值：灵敏度高，可灵敏度高，可测出测出1010-8-8 g g重的磨损量；可以在不停机和不拆卸机器的情重的磨损量；可以在不停机和不拆卸机器的情况下检查和研究机件磨损；能同时测量几个机件的磨损，况下检查和研究机件磨损；能同时测量几个机件的磨损，从而查明不同因素对磨损的影响；可以进行连续测量。从而查明不同因素对磨损的影响；可以进行连续测量。2核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护（2 2）在冶金工业中的应用）在冶金工业中的应用 例例1 1：连续铸钢是炼钢工艺中一项重要技术。但用弧：连续铸钢是炼钢工艺中一项重要技术。但用弧形连续铸坯
4、轧成的薄板，表面常出现夹杂和气泡，影响薄形连续铸坯轧成的薄板，表面常出现夹杂和气泡，影响薄板质量。将放射性核素板质量。将放射性核素4545CaCa、5454MnMn、9595ZrZr等示踪剂放入钢水，等示踪剂放入钢水，混入杂质中，然后通过取样、射线照相和测量，发现薄板混入杂质中，然后通过取样、射线照相和测量，发现薄板的气泡主要是内在夹杂引起的，连续铸坯的杂质含量比一的气泡主要是内在夹杂引起的，连续铸坯的杂质含量比一般铸锭要少，但集中在内弧一侧，经反复轧制，趋向薄板般铸锭要少，但集中在内弧一侧，经反复轧制，趋向薄板的表面，随着温度和压力变化，形成气泡。这一结果，为的表面，随着温度和压力变化，形成
5、气泡。这一结果，为改进工艺，解决薄板夹杂和气泡问题提供了依据。改进工艺，解决薄板夹杂和气泡问题提供了依据。3核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 例例2 2：研究合金中不同原子的扩散速度，对使用合金：研究合金中不同原子的扩散速度，对使用合金的部门是非常重要的，因为合金中原子相互配置有了改的部门是非常重要的，因为合金中原子相互配置有了改变，合金的性质就要发生变化。放射性同位素示踪技术变，合金的性质就要发生变化。放射性同位素示踪技术为我们提供了一种研究扩散速度的有效方法。研究钴在为我们提供了一种研究扩散速度的有效方法。研究钴在镍基铸造合金中的扩散速度时，可以利用镍基铸造合金中的扩散速度时，可以
6、利用6060CoCo为示踪原子，为示踪原子，将它镀在合金表面，放入具有一定温度的真空管内，进将它镀在合金表面，放入具有一定温度的真空管内，进行扩散退火。由于扩散作用，行扩散退火。由于扩散作用，6060CoCo跑到金属内部，再通过跑到金属内部，再通过测定测定6060CoCo在合金不同深度的活度，即可算出钴原子的扩散在合金不同深度的活度，即可算出钴原子的扩散速度。速度。4核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护7.5 7.5 放射性同位素及辐射技术在医学上的应用放射性同位素及辐射技术在医学上的应用 原子能科学技术的发展也促进了医学的发展。核技术原子能科学技术的发展也促进了医学的发展。核技术和医学相
7、结合，形成了一门年轻学科和医学相结合，形成了一门年轻学科核医学。核医学。5核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护核医学的特点与作用：核医学的特点与作用：“它不仅为阐明代谢过程、探讨生命活动的物质基础它不仅为阐明代谢过程、探讨生命活动的物质基础及客观规律提供了灵敏、特异、快速和方便的研究手段，及客观规律提供了灵敏、特异、快速和方便的研究手段，也为临床诊断、治疗及预防医学开辟了新的途径也为临床诊断、治疗及预防医学开辟了新的途径”。“第一架望远镜打开了悠悠苍天；第一架显微镜打开第一架望远镜打开了悠悠苍天；第一架显微镜打开了微生物世界；以放射兔疫分析为范例的放射性同位素方了微生物世界；以放射兔疫分析
8、为范例的放射性同位素方法，已经显示出在科学和医学上开辟新前景的势头法，已经显示出在科学和医学上开辟新前景的势头”6核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 核医学按其内容分为核医学按其内容分为临床核医学临床核医学和和基础核医学基础核医学。前者。前者的主要任务是利用核技术诊断和治疗疾病，后者则主要是的主要任务是利用核技术诊断和治疗疾病，后者则主要是用核技术来研究疾病。用核技术来研究疾病。7核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护1 1在临床诊断方面的应用在临床诊断方面的应用 功能测定功能测定 应用放射性核素或其标记化合物，可以测定甲状腺、肾、应用放射性核素或其标记化合物，可以测定甲状腺、肾、心、
9、肺和消化系统等的功能，并能进行血液系统检查。例如，心、肺和消化系统等的功能，并能进行血液系统检查。例如，甲状腺对甲状腺对127127I I和放射性碘的代谢完全相同，因此可以用和放射性碘的代谢完全相同，因此可以用123123I I、131131I I等放射性碘来研究甲状腺的功能。等放射性碘来研究甲状腺的功能。8核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 脏器显像脏器显像 选用合适的放射性核素或其标记化合物作示踪剂引入选用合适的放射性核素或其标记化合物作示踪剂引入体内，采用扫描技术、闪烁照相技术或发射计算机断层仪，体内，采用扫描技术、闪烁照相技术或发射计算机断层仪，可以观察放射性核素在人体内的分布状
10、况和动态变化，从可以观察放射性核素在人体内的分布状况和动态变化，从而诊断脏器是否存在病变及确定病变所在的位置。而诊断脏器是否存在病变及确定病变所在的位置。图图7-31 7-31 单光子发射计算机断层单光子发射计算机断层照相机照相机 （SPECTSPECT）甲状腺显像甲状腺显像9核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 体外放射免疫分析体外放射免疫分析 放射免疫分析放射免疫分析（RIA，Radio Immune Assay）是六十是六十年代发展起来的一项新的体外超微量分析方法，它综合了年代发展起来的一项新的体外超微量分析方法，它综合了放射性核素探测的高度灵敏性和抗原抗体反应的高度特放射性核素探测
11、的高度灵敏性和抗原抗体反应的高度特异性这两大特点，具有灵敏度高、专一性强、准确性和精异性这两大特点，具有灵敏度高、专一性强、准确性和精密度好、样品量少、应用范围广泛、便于标准化与自动化、密度好、样品量少、应用范围广泛、便于标准化与自动化、不会引起对人体的辐射损伤，以及使用简便等突出优点。不会引起对人体的辐射损伤，以及使用简便等突出优点。美国科学家雅罗与柏森于美国科学家雅罗与柏森于19591959年建立并首先成功地应用了年建立并首先成功地应用了RIARIA方法，引起临床检验的重大革新，被认为是核医学最方法，引起临床检验的重大革新，被认为是核医学最重要的成就之一，创始人因此而于重要的成就之一，创始
12、人因此而于19771977年获诺贝尔奖。年获诺贝尔奖。10核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护图图7-32 7-32 SN682B型型免疫计数仪免疫计数仪 图图7-33 7-33 各类各类RIARIA药盒药盒 11核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护2 2在临床治疗上的应用在临床治疗上的应用 放射性核素治疗疾病，是利用它衰变时放出的射线在机放射性核素治疗疾病，是利用它衰变时放出的射线在机体内引起电离作用，破坏病变细胞来达到治疗目的的。体内引起电离作用，破坏病变细胞来达到治疗目的的。（1 1）内服治疗）内服治疗 利用放射性药物参与体内代谢，选利用放射性药物参与体内代谢，选择性地浓集在某一
13、组织器官中，达到选择性地浓集在某一组织器官中，达到选择性的照射治疗。择性的照射治疗。在放射性药物应用中最前沿的是导在放射性药物应用中最前沿的是导向治疗，其以特异单克隆抗体或向治疗，其以特异单克隆抗体或“受体受体配基配基”作为载体，标记上高活度的放射作为载体，标记上高活度的放射性同位素，引入机体后，单克隆抗体可性同位素，引入机体后，单克隆抗体可自动追寻攻击肿瘤细胞，而对正常组织自动追寻攻击肿瘤细胞，而对正常组织损伤极小。损伤极小。图图7-34 7-34 放射性药物碘放射性药物碘13113112核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护（2 2）放射性胶体治疗（）放射性胶体治疗（“粒子刀粒子刀”或种
14、子治疗）或种子治疗）将放射性胶体注射于肿瘤组织内，或注入到因肿瘤转移而引起的将放射性胶体注射于肿瘤组织内，或注入到因肿瘤转移而引起的胸、腹腔积液的浆膜腔内，这些放射性胶体颗粒可在停留部位对局部胸、腹腔积液的浆膜腔内，这些放射性胶体颗粒可在停留部位对局部进行照射，从而控制或抑制肿瘤的播散和胸、腹水的生长。进行照射，从而控制或抑制肿瘤的播散和胸、腹水的生长。图图7-35 7-35“粒子刀粒子刀”设备外观展示设备外观展示I-125I-125密封籽源密封籽源13核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护左轮式植入枪左轮式植入枪14核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护（3 3）放射源治疗）放射源治疗
15、将放射性物质密封在不同形状和大小的源壳内，然后直将放射性物质密封在不同形状和大小的源壳内，然后直接放在体表病变部位进行局部照射，以达到治疗目的。接放在体表病变部位进行局部照射，以达到治疗目的。图图7-36 7-36 用用9090SrSr9090Y Y放射源敷贴治疗血管瘤放射源敷贴治疗血管瘤15核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护（4 4）射线远距离体外照射治疗射线远距离体外照射治疗 此方法是利用活度很大的辐射源放射出来的此方法是利用活度很大的辐射源放射出来的射线，射线，集中照射患病部位进行治疗。远距离体外照射治疗最常见集中照射患病部位进行治疗。远距离体外照射治疗最常见设备为设备为“伽马刀伽
16、马刀”，但最近的研究发现，使用质子或，但最近的研究发现，使用质子或粒粒子可能更为有效，有报道称质子治疗设备已经投入了临床子可能更为有效，有报道称质子治疗设备已经投入了临床应用。应用。16核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 伽玛刀是立体定向放射外科（伽玛刀是立体定向放射外科（Stereotactic RadioStereotactic Radiosurgerysurgery）的主要治疗手段，是根据立体几何定向原理，将）的主要治疗手段，是根据立体几何定向原理，将身体正常组织或病变组织选择性地确定为靶点，使用钴身体正常组织或病变组织选择性地确定为靶点，使用钴-60-60产生的伽玛射线进行一次性
17、大剂量地聚焦照射，使之产生产生的伽玛射线进行一次性大剂量地聚焦照射，使之产生局灶性的坏死或功能改变而达到治疗疾病的目的。由于放局灶性的坏死或功能改变而达到治疗疾病的目的。由于放射线在靶区分布的特殊性，周围组织几乎不受影响，其靶射线在靶区分布的特殊性，周围组织几乎不受影响，其靶区坏死边缘如同刀割，故形象称之为区坏死边缘如同刀割，故形象称之为“伽玛刀伽玛刀”。伽马刀（伽马刀（Gamma Knife）17核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 伽玛刀虽然称之为伽玛刀虽然称之为“刀刀”，但无需手术，但无需手术，以颅内肿瘤治疗为例，以颅内肿瘤治疗为例，主要治疗过程包括：主要治疗过程包括：（1 1）患者
18、头部固定立体定位框架。）患者头部固定立体定位框架。（2 2）影像学扫描（）影像学扫描（CTCT或或MRIMRI）。）。（3 3）制订治疗计划和确定处方剂量。）制订治疗计划和确定处方剂量。（4 4）实施治疗。）实施治疗。（5 5）卸掉立体定位框架。）卸掉立体定位框架。全部过程大约需要全部过程大约需要2 24 4小时。与开颅手术相比，不存在手术造成小时。与开颅手术相比，不存在手术造成的感染、出血等危险，术后几乎没有或仅有极其轻微的并发症，绝大的感染、出血等危险，术后几乎没有或仅有极其轻微的并发症，绝大多数病人不需住院，门诊即可治疗。多数病人不需住院，门诊即可治疗。18核技术应用与辐射防护核技术应用
19、与辐射防护 1994 1994年年7 7月在中国深圳诞生了世界上第一台旋转式伽玛刀，月在中国深圳诞生了世界上第一台旋转式伽玛刀，1996年正式用于临床，截止年正式用于临床，截止2001年年9月底，全国有近月底，全国有近20台左右台左右在使用，累计治疗病例在使用，累计治疗病例15000余例。余例。图图7-37 7-37 旋转式伽马刀（中国，深圳）旋转式伽马刀（中国，深圳）在高端医疗设备的生产中，在高端医疗设备的生产中，CTCT、核磁共振等设备的核心技、核磁共振等设备的核心技术都在别人的手里，惟有伽玛术都在别人的手里，惟有伽玛治疗系统的核心技术是掌握在治疗系统的核心技术是掌握在中国人自己的手中，并
20、已拥有中国人自己的手中，并已拥有世界上包括美国在内的世界上包括美国在内的7 7个国个国家中的知识产权。家中的知识产权。19核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护3 3在基础医学研究中的应用在基础医学研究中的应用 放射性示踪方法的应用在医学科学中引起了划时代的放射性示踪方法的应用在医学科学中引起了划时代的变化，使核医学工作者有可能从分子水平动态地认识生命变化，使核医学工作者有可能从分子水平动态地认识生命的本质，帮助人们揭开生物体内和细胞内精细的、复杂的的本质，帮助人们揭开生物体内和细胞内精细的、复杂的理化过程，有助于深入细致地研究生命活动的物质基础、理化过程，有助于深入细致地研究生命活动的物质
21、基础、疾病的病因，以及药物的作用原理，大大地推动了医学科疾病的病因，以及药物的作用原理，大大地推动了医学科学的发展。学的发展。20核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 大量实验研究表明，痛觉与大量实验研究表明，痛觉与前列腺素前列腺素E E、脑啡呔和环磷酸腺、脑啡呔和环磷酸腺苷的浓度有密切关系。我国医学苷的浓度有密切关系。我国医学工作者用工作者用RIARIA方法测定针麻诱导方法测定针麻诱导前后血浆中环磷酸腺苷的含量，前后血浆中环磷酸腺苷的含量，发现针麻效果优良者，血浆中环发现针麻效果优良者，血浆中环磷酸腺苷的含量有保持恒定或下磷酸腺苷的含量有保持恒定或下降趋势；针麻效果差者则有升高降趋势；针
22、麻效果差者则有升高的趋向。这个结果对针麻原理的的趋向。这个结果对针麻原理的研究提供了有益的线索。研究提供了有益的线索。21核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 人体的穴位注入人体的穴位注入3232P P，通过，通过盖革盖革-缪勒计数器来探测，观察缪勒计数器来探测，观察到经络循行线路上的放射性强度到经络循行线路上的放射性强度比两侧的对照部位高，证明穴位比两侧的对照部位高，证明穴位注射后，放射性同位素是循经走注射后，放射性同位素是循经走向的，移动速度是向的，移动速度是0.14 cm/s,0.14 cm/s,而且与古典医籍中描述的线路相而且与古典医籍中描述的线路相符。在穴位外注射，则没有同位符。
23、在穴位外注射，则没有同位素循经移动的现象。素循经移动的现象。北宋天圣穴位铜人北宋天圣穴位铜人（1072年）年）22核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 直接标记中药中的有效成份再进行体外或体内分析的直接标记中药中的有效成份再进行体外或体内分析的方法，不仅用于中药的生物分布和归经关系方法，不仅用于中药的生物分布和归经关系,也适用于对也适用于对药物的吸收、分布和排泄等药物代谢动力学的研究。药物的吸收、分布和排泄等药物代谢动力学的研究。例如，邹节明等用放射性同位素示例如，邹节明等用放射性同位素示踪技术观察了淫羊藿苷在单一状态以及踪技术观察了淫羊藿苷在单一状态以及复方复方(加人参、丹参等加人参、丹
24、参等)状态下，经口服状态下，经口服后在体内的吸收、分布与排泄等变化，后在体内的吸收、分布与排泄等变化，结果显示：单组分给药后淫羊藿苷在肾结果显示：单组分给药后淫羊藿苷在肾上腺中含量较高，持续时间较长，说明上腺中含量较高，持续时间较长，说明肾上腺是淫羊藿苷的最敏感器官；复方肾上腺是淫羊藿苷的最敏感器官；复方给药后，淫羊藿苷在肾上腺中含量更高，给药后，淫羊藿苷在肾上腺中含量更高，持续时间更长，说明复方中的其他组分持续时间更长，说明复方中的其他组分对淫羊藿苷在靶器官中的分布有一定的对淫羊藿苷在靶器官中的分布有一定的促进作用。促进作用。23核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护4 4在药物和医疗用品
25、消毒及杀菌中的应用在药物和医疗用品消毒及杀菌中的应用 除了通常采用高温消毒和氧化乙烯气体消毒之外，辐射在医疗用除了通常采用高温消毒和氧化乙烯气体消毒之外，辐射在医疗用品消毒中变得越来越重要。辐照是一种冷处理，这一事实使那些对热品消毒中变得越来越重要。辐照是一种冷处理，这一事实使那些对热敏感的制剂和包装材料得以消毒。与热消毒相比，辐射消毒的方法不敏感的制剂和包装材料得以消毒。与热消毒相比，辐射消毒的方法不仅能对预先密封的包装消毒，使得更适用的包装材料可以利用，而且仅能对预先密封的包装消毒，使得更适用的包装材料可以利用，而且可调整为连续工艺，便于规模化进行。可调整为连续工艺，便于规模化进行。图图7
26、-38 7-38 用加速器对医疗用品消毒用加速器对医疗用品消毒图图7-39 7-39 经辐射消毒的医疗用品经辐射消毒的医疗用品24核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 辐射消毒中明确物质的辐射敏感性是非常重要的。辐射敏感性是辐射消毒中明确物质的辐射敏感性是非常重要的。辐射敏感性是杀死规定份额细菌所需要的平均剂量（例如把微生物的数目减少到原杀死规定份额细菌所需要的平均剂量（例如把微生物的数目减少到原有数协有数协1/e所需的剂量）：所需的剂量）：Dknne/10ln式中：式中：n0是辐照前系统中的微生物数目，是辐照前系统中的微生物数目，n是辐照后系统中的微生物数是辐照后系统中的微生物数目，目，
27、D是剂量，是剂量，k1/e表示耐辐照的特征常数，其值在很宽的剂量范围内是表示耐辐照的特征常数，其值在很宽的剂量范围内是一样的，但是依赖于温度、微生物的年龄、氧或水的存在、一样的，但是依赖于温度、微生物的年龄、氧或水的存在、PH值等。值等。各种微生物的辐射敏感性按以下顺序递减：无性繁殖类霉菌酵母各种微生物的辐射敏感性按以下顺序递减：无性繁殖类霉菌酵母细菌的孢子病毒。细菌的孢子病毒。严格确定所用剂量是非常重要的，超剂量会引起化学高温分解，物严格确定所用剂量是非常重要的，超剂量会引起化学高温分解，物质焦化质焦化。25核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护7.6 放射性同位素及辐射技术在环境科学中的
28、应用放射性同位素及辐射技术在环境科学中的应用 以以射线或高能电子束（射线或高能电子束（0.50.52 MeV2 MeV）为基本手段）为基本手段进行废气治理、废水处理、污泥处置及消毒等，目前已进行废气治理、废水处理、污泥处置及消毒等，目前已初步达到工业化水平。初步达到工业化水平。运用放射性同位素示踪技术，实现环境污染物的监运用放射性同位素示踪技术，实现环境污染物的监测、研究气候的变迁、探讨水资源的再生和循环等。测、研究气候的变迁、探讨水资源的再生和循环等。利用放射性检测技术，实现烟火报警、粉尘检测等。利用放射性检测技术，实现烟火报警、粉尘检测等。26核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护1 1
29、电子束烟气脱硫脱硝技术与废气的辐射处理电子束烟气脱硫脱硝技术与废气的辐射处理 日本荏源公司在日本荏源公司在19701970年提出了利用电子束辐照对烟气进行脱硫脱硝年提出了利用电子束辐照对烟气进行脱硫脱硝技术，其原理是利用电子加速器产生的高能电子束的碰撞、激发作用，技术，其原理是利用电子加速器产生的高能电子束的碰撞、激发作用，产生大量活性很高的自由基或其他粒子，使烟气中的产生大量活性很高的自由基或其他粒子，使烟气中的SOSO2 2和和NONOx x转化为硫酸转化为硫酸和硝酸，同时与加入的氨中和，形成肥料。和硝酸，同时与加入的氨中和，形成肥料。反应包括反应包括3 3个过程：个过程：（1 1）氧化活
30、性物质的生成。）氧化活性物质的生成。（2 2）SOSO2 2与与NONOx x氧化，并与水汽作用生成硫酸、硝酸，继而形成酸雾。氧化，并与水汽作用生成硫酸、硝酸，继而形成酸雾。（3 3）硫酸氨和硝酸氨的生成。）硫酸氨和硝酸氨的生成。与常规烟气脱硫技术相比，该法优点为：属干法脱硫，可以同时脱与常规烟气脱硫技术相比，该法优点为：属干法脱硫，可以同时脱除烟气中的氮氧化物，脱除率高达除烟气中的氮氧化物，脱除率高达8080以上；其工艺简单，系统阻力小，以上；其工艺简单，系统阻力小，开、停车方便；对烟气中硫、氮氧化物浓度变化的适应性强，能副产肥开、停车方便；对烟气中硫、氮氧化物浓度变化的适应性强，能副产肥料
31、，无废渣产生。料，无废渣产生。27核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 我国对电子束烟气脱硫技术的研究起步也较早，中我国对电子束烟气脱硫技术的研究起步也较早，中国科学院上海原子能研究所曾承担了国家国科学院上海原子能研究所曾承担了国家“七五七五”攻关项攻关项目，在这方面取得了一定研究进展，小试和中试都取得了目，在这方面取得了一定研究进展，小试和中试都取得了较好效果。在此基础上，较好效果。在此基础上，19951995年我国与日本荏源公司合作年我国与日本荏源公司合作在成都热电厂建立了一套处理烟气规模为在成都热电厂建立了一套处理烟气规模为 300 000 m300 000 m3 3/h/h的示范工
32、程，并于的示范工程，并于19971997年开始投入运行。年开始投入运行。在中国，烟气已经成为在中国，烟气已经成为环境污染的主要方面环境污染的主要方面28核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护图图7-40 7-40 电子束烟气脱硫脱硝工艺流程电子束烟气脱硫脱硝工艺流程29核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护电子束烟气脱硫脱硝系统中的反应器电子束烟气脱硫脱硝系统中的反应器30核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护31核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护2 2废水的辐射处理废水的辐射处理 在射线作用下，水及水中的溶解物都可被分解，而水受在射线作用下，水及水中的溶解物都可被分解，而水受到辐
33、射会产生水合电子、正离子、激发态粒子、到辐射会产生水合电子、正离子、激发态粒子、OHOH和和H H自由自由基等活性中间体，这些物质都具有比较高的反应活性，可与基等活性中间体，这些物质都具有比较高的反应活性，可与水中的污染物质反应，使之分解而达到净化效果。水中的污染物质反应，使之分解而达到净化效果。32核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 王彦丽等研究了王彦丽等研究了500keV500keV电子束对氯苯含量为电子束对氯苯含量为850 mg/L850 mg/L的废水的降解作用，结果（图的废水的降解作用，结果（图7-947-94）表明，随辐照剂量的）表明，随辐照剂量的增加，氯苯的浓度迅速下降，当
34、剂量达到增加，氯苯的浓度迅速下降，当剂量达到5kGy5kGy时，氯苯的时，氯苯的浓度降至净化标准浓度降至净化标准1 mg/L1 mg/L。图图7-41 7-41 氯苯的浓度随辐照剂量的变化关系氯苯的浓度随辐照剂量的变化关系33核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 此外，他们还进行了工业废水的此外，他们还进行了工业废水的射线辐照与臭氧结射线辐照与臭氧结合的综合处理研究，也取得了很好的效果。图合的综合处理研究，也取得了很好的效果。图7-957-95给出了给出了废水中溶解有机碳（废水中溶解有机碳（DOCDOC）的降低和辐照剂量的关系。）的降低和辐照剂量的关系。图图7-42 7-42 废水中的溶解
35、有机碳与辐照剂量的关系废水中的溶解有机碳与辐照剂量的关系34核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 顾建忠等用电子束对造纸厂废水进行了辐照处理，用比顾建忠等用电子束对造纸厂废水进行了辐照处理，用比色法和重铬酸钾法测量辐照前后的色度变化和色法和重铬酸钾法测量辐照前后的色度变化和CODCODCrCr（化学（化学需氧量），结果发现，经需氧量），结果发现，经0.5 kGy0.5 kGy剂量辐照后，废水的剂量辐照后，废水的CODCODCrCr值和色度值均下降一半以上。值和色度值均下降一半以上。上述实例虽然说明辐射处理废水具有很好的应用价值，上述实例虽然说明辐射处理废水具有很好的应用价值，但对于大部分工
36、业废水而言，单纯依靠辐射处理所要求的辐但对于大部分工业废水而言，单纯依靠辐射处理所要求的辐射剂量过高，因此，将该技术与常规水处理技术结合使用才射剂量过高，因此，将该技术与常规水处理技术结合使用才具有更大的可行性。具有更大的可行性。35核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护3 3固体废物的处理固体废物的处理 由于辐射技术具有优良的杀菌效果，因此在港口粪便、由于辐射技术具有优良的杀菌效果，因此在港口粪便、医院废弃物、城市垃圾和污泥消毒处理方面是最有效的方法医院废弃物、城市垃圾和污泥消毒处理方面是最有效的方法之一，甚至有人认为辐射技术结合其他技术如堆肥化、化学之一，甚至有人认为辐射技术结合其他技术
37、如堆肥化、化学改性等对固体废弃物进行综合改性是解决城市垃圾、污泥等改性等对固体废弃物进行综合改性是解决城市垃圾、污泥等固体废弃物的最好出路。固体废弃物的最好出路。36核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 1973 1973年德国在慕尼黑建年德国在慕尼黑建立了世界上最早的污泥辐射立了世界上最早的污泥辐射处理厂，用处理厂，用6060CoCo作辐射源，作辐射源，处理量为处理量为5.7 m5.7 m3 3/批。批。19761976年，年，美国在波士顿的美国在波士顿的DeerDeer岛建成岛建成研究性的电子束污泥辐照装研究性的电子束污泥辐照装置，处理容量为置，处理容量为380 380 吨吨/天。天。
38、在此基础上美国于在此基础上美国于19841984年又年又在一大型水处理厂建成污泥在一大型水处理厂建成污泥辐照装置，处理量为辐照装置，处理量为27 27 吨吨/小时，处理过的污泥经存放小时，处理过的污泥经存放后农用。后农用。37核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 有毒难降解有机物，如多环芳烃（有毒难降解有机物，如多环芳烃（PAHPAH）、多氯联苯（）、多氯联苯（PCBSPCBS）、二）、二噁英（噁英（DioxinDioxin）等都属于病毒性、）等都属于病毒性、“三致三致”性物质，由于其难以被生性物质，由于其难以被生物降解，会在生物体内累积发生毒害，而且还可通过食物链的形式传物降解，会在生物
39、体内累积发生毒害，而且还可通过食物链的形式传递，因此对这类污染物的处理和控制备受关注。考虑到适当剂量的辐递，因此对这类污染物的处理和控制备受关注。考虑到适当剂量的辐射可以使有机大分子降解，因此辐射降解成为处理这类污染物的一种射可以使有机大分子降解，因此辐射降解成为处理这类污染物的一种有效方法。有效方法。4环境有毒难降解有机物处理环境有毒难降解有机物处理 例如，例如，RogerRoger等用等用射线对土壤中射线对土壤中2,3,7,82,3,7,8对二苯并二噁英（对二苯并二噁英（TCDDTCDD）进行）进行了辐射处理研究，当辐照剂量约在了辐射处理研究，当辐照剂量约在 800 800 kGykGy，
40、土壤中二噁英浓度为，土壤中二噁英浓度为100 g/L100 g/L、含、含水率为水率为2525时，其降解率达到时，其降解率达到 9090以上。以上。38核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护5 5环境污染物监测环境污染物监测 （1 1）水体和食物中过量的硝酸盐被视为一种污染物，早）水体和食物中过量的硝酸盐被视为一种污染物，早在在2020世纪世纪4040年代就曾报道饮用水中的硝酸盐可引起婴儿高铁年代就曾报道饮用水中的硝酸盐可引起婴儿高铁血红蛋白症，俗称氰紫症。硝酸盐在胃肠中可以还原为亚硝血红蛋白症，俗称氰紫症。硝酸盐在胃肠中可以还原为亚硝酸盐，而亚硝酸盐可以形成致癌物质亚硝酸氨危及人畜的生酸盐
41、，而亚硝酸盐可以形成致癌物质亚硝酸氨危及人畜的生命健康。为此，世界卫生组织规定饮用水中硝酸盐含量应低命健康。为此，世界卫生组织规定饮用水中硝酸盐含量应低于于10 mg/L10 mg/L。如何监测水体和食物（特别是饮用水）中的硝。如何监测水体和食物（特别是饮用水）中的硝酸盐含量，判定污染来源，如今已经成为各国环境工作者重酸盐含量，判定污染来源，如今已经成为各国环境工作者重要工作之一。大量研究表明，利用要工作之一。大量研究表明，利用N N同位素法具有很好的效同位素法具有很好的效果。果。39核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 自然界中氮的原子形式有自然界中氮的原子形式有1414N N和和151
42、5N N两种。不同物质氮同两种。不同物质氮同位素组成不同，例如，大气中位素组成不同，例如，大气中1414N N和和1515N N的存在比例为的存在比例为99.635%99.635%和和0.3650.365。一般情况下，地球上所有含氮化合物。一般情况下，地球上所有含氮化合物1515N/N/1414N N的比值都接近的比值都接近0.368%0.368%，与大气中，与大气中1515N/N/1414N N的比值很接近。的比值很接近。根据这一现象，可以用大气中根据这一现象，可以用大气中1515N/N/1414N N的比值为标准，通过的比值为标准，通过计算氮同位素值计算氮同位素值1515N N来判定氮污染
43、状况和来源。来判定氮污染状况和来源。1515N N定义定义为：为：100%1NN/NN/N标准1415样品141515（7-117-11）40 中国太湖地区的地表水氨氮及中国太湖地区的地表水氨氮及硝酸盐含量均较高，硝酸盐含量均较高，1515N N也较高，也较高，达到达到1.93%1.93%2.83%2.83%，说明存在生活，说明存在生活污水（污水（1.0%1.0%1.7%1.7%）和动物排泄物）和动物排泄物（1.0%1.0%2.2%2.2%）注入，同时，太湖）注入，同时，太湖湖面的大规模围网养殖、饲料的投湖面的大规模围网养殖、饲料的投入也是重要的氮污染源。入也是重要的氮污染源。41核技术应用与
44、辐射防护核技术应用与辐射防护 （2）氡是一种隋性气体，无色、无臭、无味，比空氡是一种隋性气体，无色、无臭、无味，比空气重，气重，19001900年由德国科学家发现。氡及其子体存在于一年由德国科学家发现。氡及其子体存在于一切生活和工作环境中，其照射约占全球年均个人天然辐切生活和工作环境中，其照射约占全球年均个人天然辐射照射剂量的射照射剂量的50%50%。有研究表明，氡及其子体照射是致非。有研究表明，氡及其子体照射是致非吸烟者肺癌的首位环境因素和致吸烟者肺癌的第二位环吸烟者肺癌的首位环境因素和致吸烟者肺癌的第二位环境病因。我国肺癌死亡率从境病因。我国肺癌死亡率从19901990年以来上升十分明显，
45、年以来上升十分明显，平均每年增长平均每年增长5%5%。一般认为肺癌上升不仅与我国成年男。一般认为肺癌上升不仅与我国成年男性吸烟和女性被动吸烟率的增加关系密切，而且也与城性吸烟和女性被动吸烟率的增加关系密切，而且也与城市地区空气污染及室内氡水平升高存在一定的关系。市地区空气污染及室内氡水平升高存在一定的关系。42 室内氡的来源主要途径有：地基土壤中的氡、建材中室内氡的来源主要途径有：地基土壤中的氡、建材中的氡、水中的氡、天然气中的氡和室外空气中的氡，可以的氡、水中的氡、天然气中的氡和室外空气中的氡，可以说无处不在。说无处不在。虽然由于氡本身的特殊性，检测氡污染水平需要特殊虽然由于氡本身的特殊性，
46、检测氡污染水平需要特殊设备，但减少氡污染危害却存在非常简单和有效的办法。设备，但减少氡污染危害却存在非常简单和有效的办法。图图7-43 FD-30177-43 FD-3017型土壤测氡仪型土壤测氡仪核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护43核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护6在其他环境领域的应用在其他环境领域的应用 （1 1）烟火报警）烟火报警离子感烟式探测器离子感烟式探测器。属于点型探测器，属于点型探测器，相当于一个含有少量放射性物质（如相当于一个含有少量放射性物质（如Am-241）的电离室。）的电离室。放射性物质发出的射线使局部空气成电离状态，经电压作放射性物质发出的射线使局部空气
47、成电离状态，经电压作用形成离子流，这就给电离室一个有效的导电性，允许一用形成离子流，这就给电离室一个有效的导电性，允许一定电流在两个电极之间的空气中通过。当烟粒子进入电离定电流在两个电极之间的空气中通过。当烟粒子进入电离化区域时，由于它们与离子相接合而降低了空气的导电性，化区域时，由于它们与离子相接合而降低了空气的导电性，形成离子移动的减弱。当导电性低于预定值时，探测器发形成离子移动的减弱。当导电性低于预定值时，探测器发出警报。出警报。44核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护图图7-44 7-44 大型楼宇中常见的离大型楼宇中常见的离子感烟式探测器子感烟式探测器45核技术应用与辐射防护核技
48、术应用与辐射防护（2 2）粉尘监测）粉尘监测。环境中的粉尘。环境中的粉尘对人的健康，以及工业生产等对人的健康，以及工业生产等具有重要影响。传统粉尘浓度具有重要影响。传统粉尘浓度测量采用称重法，其工作程序测量采用称重法，其工作程序繁多，而且抗干扰能力差，结繁多，而且抗干扰能力差，结果不准确。为解决这一问题，果不准确。为解决这一问题，河南郑州光力科技发展有限公河南郑州光力科技发展有限公司研制了司研制了GH 100 GH 100 型直读式粉尘型直读式粉尘浓度测量仪（图浓度测量仪（图7-987-98），其采），其采用用射线吸收法，通过测定采射线吸收法，通过测定采集在滤膜上的粉尘密度来确定集在滤膜上的粉
49、尘密度来确定粉尘浓度，准确度好于粉尘浓度，准确度好于5%5%。图图7-45 GH1007-45 GH100型直读式粉尘浓型直读式粉尘浓度测量仪度测量仪 46核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 （3）利用穆斯堡尔效）利用穆斯堡尔效应可以实现一些污染物的应可以实现一些污染物的监测监测。南京大学夏元复教。南京大学夏元复教授等曾做过这方面的工作：授等曾做过这方面的工作：刮取南京钢铁厂厂内、厂刮取南京钢铁厂厂内、厂外和中山陵等地悬铃木上外和中山陵等地悬铃木上的绿斑并压成薄片来作为的绿斑并压成薄片来作为穆斯堡尔吸收体样品，放穆斯堡尔吸收体样品，放射源是射源是25 mCi的的57Co，探，探测器用的是
50、测器用的是NaI。测量得。测量得到的穆斯堡尔谱如图到的穆斯堡尔谱如图7-99所示。所示。图图7-46 7-46 不同地点悬铃木绿斑穆斯堡尔谱不同地点悬铃木绿斑穆斯堡尔谱47核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护（4）更多应用）更多应用：利用氚同位素作示踪剂，可以追踪水循环：利用氚同位素作示踪剂，可以追踪水循环机理，推算流域水资源储存量、补给量和流出量；根据地机理，推算流域水资源储存量、补给量和流出量；根据地下水氢氧同位素组成可判断地下水来源；利用碳、氢、氧下水氢氧同位素组成可判断地下水来源；利用碳、氢、氧同位素的组成及变化能够研究古气候和古环境；利用同位同位素的组成及变化能够研究古气候和古环
