放射性核素的套用

基本介紹

• 中文名：放射性核素的套用
• 類型：套用
• 屬性：放射性核素
• 屬於：原子能

簡介

放射性核素（見放射性、核素）的輻射、能量和作為示蹤物的套用，為原子能利用的一個重要方面，它具有效果好、收益大、投資少等優點。

M.居里和P.居里從瀝青鈾礦中發現鐳之後，瑞典科學家於1907年研究證明，鐳輻射對於發育迅速的細胞有特彆強的抑制作用，於是鐳輻射在醫學上的套用，引起人們極大的興趣。後來鐳發光粉的製成和它在夜明儀表中的套用，則是利用放射性核素的輻射能的先例。1912年，G.C.de赫維西在化學反應中首次成功地用鐳 D（即Pb）作為示蹤原子，從此人們認識到放射性核素示蹤套用的廣泛可能性。但是，從礦石中提煉這些天然放射性核素很困難，價格又非常貴，使進一步推廣套用受到了限制。30年代人工放射性核素的獲得和40年代以後人工放射性核素生產的不斷發展，才為其廣泛套用提供了良好的條件。

套用

通常分為示蹤套用、輻射套用和衰變能的套用三大類。輻射套用，按其套用的方式和目的，還可分為放射性核素儀表（又稱同位素儀表）、輻射加工、輻射育種、輻射刺激生長、輻射防治蟲害、食品輻照保藏、輻射治療（又稱放射治療）和醫療用品的輻射消毒等。（見彩圖）

放射性核素的套用放射性核素的套用放射性核素的套用示蹤套用　是在被研究的體系中引入適當形式的某种放射性核素，利用其特有的信號──放射性，追蹤探測其運動和變化，揭示該體系物質運動變化規律的一類方法。這類方法既包括非同位素示蹤套用，也包括嚴格意義上的同位素示蹤原子的套用。後一種套用由於放射性核素能和其穩定同位素一樣參與物理、化學和生物學的反應、變化或代謝，故易於獲得其他方法難於或不可能獲得的有關生產過程、反應機理、物質結構以至生物醫學、生命科學等方面的信息。

放射性核素的套用

放射性核素的套用

放射性核素的套用

放射性核素的套用

放射性核素的套用

放射性核素的套用

輻射套用　是放射性核素髮射的 α、β、γ、中子等粒子或射線與物質作用產生的電離、激發、活化等效應和物質對射線所起的散射、減弱、吸收、慢化等效應的套用。例如廣泛套用的放射性核素儀表就是根據輻射與物質相互作用所產生的種種效應製成的。具有廣闊發展前景的輻射加工、輻射育種、輻射消毒等新型工藝也是利用輻射（尤其是γ射線）能穿透物質和所引起的電離效應能使物質發生物理的、化學的以至生理學的變化而發展起來的。放射性核素（又稱放射性同位素） X射線螢光分析則是利用放射性核素的輻射（γ射線）激發被測樣品的組成元素、發出特徵 X射線而發展起來的。該方法適應性很廣，而且靈敏度較高。

能量套用　主要指放射性核素衰變能（或射線的能量）的套用。核電池（又稱同位素電池）就是以放射性核素為主要原料製成的特殊能源（見放射性廢物利用）。

放射性核素的套用具有很多優點，在工業、農業、醫學、基礎科學、環境保護及人民生活等領域的套用已相當廣泛。

放射性核素儀表　料位計、厚度計、密度計已廣泛用於工業生產過程管理和產品質量控制。由於這類儀表在套用中不需直接接觸被測對象，除可在一般條件下使用外，還可用於其他儀表難於或不能使用的高溫、高壓、易爆、有毒和腐蝕性的對象的測量控制。中子水分計已成為測定和控制土壤水分、混凝土提壩以及公路路基施工中含水量的重要手段。泥沙量計已用於江河湖泊、海灣、港口泥沙含量變化的直接而準確的測量。硫黃或鉛含量計已有效地用於石油含硫、含鉛量的測定。可攜式X射線螢光光譜分析儀已用於選礦中測定礦石品位的現場快速分析。煤炭含炭量計已用於若干洗煤廠中間產品質量的檢控。γ照相和中子照相裝置也已廣泛用於金屬材料和某些複合材料，以及由這些材料做成的容器、部件、管道和它們的焊口的無損檢查(探傷、探缺陷、探腐蝕)。中子源和γ放射源已在石油、地質等部門用作中子測井、γ測井的手段。用鎇 241作放射源製成的離子感煙式火災報警器非常靈敏，易於探測由微粒組成的、眼睛看不見的煙霧，已在劇場、飯店、海輪、高層建築、圖書館以至私人住宅中套用。用釙 210、鈽 238等放射源製成的靜電消除器也已相繼用於膠片、造紙、印刷、紡織等工業中。隨著科學技術的發展，放射性核素儀表常與電腦自控系統相結合使用，實現了生產過程自動化，降低了勞動強度，提高了生產效率，帶來更加顯著的經濟效益。

輻射加工　通過放射性核素的輻射對有機物產生接枝、交聯、聚合或者裂解等作用來生產性能好的新產品，是一種新的工藝體系，其特點是省人力、低能耗、少公害，工藝簡便，易於控制而且產品純度高。據1982年統計，世界上約有 110個鈷源輻照裝置用於輻射加工工業。電線和電纜絕緣層的輻射交聯、橡膠膠乳的輻射硫化以及聚乙烯泡沫塑膠的輻射交聯等多種產品的生產，在不少國家裡已經實現工業化。

輻射育種　是農業上利用鈷60或銫137等輻照裝置人為地誘發突變、培植性狀比較理想的新品種的一種方法。輻射育種在國內外均已取得較大進展。中國輻射育成的水稻、小麥、大豆、高粱、玉米、花生、棉花等農作物突變品種約100多種,占世界上育成突變品種總數的三分之一，增加了產量，提高了品質。

食品輻照保藏　已進行了許多研究，對輻照保藏的馬鈴薯、洋蔥等數種食品，不少國家已批准上市。（見食品輻照保藏）

輻射治療　是治療惡性腫瘤的重要手段之一。在臨床上,鈷60治療機已取代了過去常規套用的X射線治療機。鈷60、銥192和鐦252等腔內輻照後裝設備的套用，不僅提高了療效，而且還大大減少了對操作人員的輻射傷害；套用磷 32和鍶90的β敷貼器治療一些皮膚病和眼部疾患，也都獲得較好的效果。此外，中國中藥輻照滅菌的研究已經取得進展，中藥輻照場正在籌建中；醫療用品的輻射消毒已完成了若干實驗室研究工作，並進入擴大試驗階段；羊毛輻照滅菌也已用於工業生產。

衰變能的套用　主要是核電池的套用，如用作海上航標、海上無人管理的燈塔、南北極氣象站、人造衛星、宇宙飛船等的電源和人工心臟的能源。用放射性核素或其標記物和硫化鋅製備自發光材料，也是放射性核素的能量套用的一種形式,如鉕147和氚的自發光材料可用於夜光鐘盤、錶盤指針和各種航海、航空儀錶盤。

放射性核素示蹤　中國石油工業廣泛採用了放射性核素示蹤微球等來測繪注水井吸水剖面,為評價地層,改造地層，調整注水量的分配，實現石油的增產和穩產作出了貢獻。地下石油管放射性核素示蹤檢漏定位也開始採用。在水文水利領域中示蹤技術已套用於河流、港口和海灣的底沙分布和運動的觀測，河流流量的測量，以及水庫大壩滲漏的檢查。示蹤法檢查水庫大壩滲漏較其他方法優越，不僅測出滲漏情況，而且還能準確地確定滲漏點，為採取安全而又經濟的治理措施提供可靠依據。氯鹼廠電解槽中汞量的測定是放射性示蹤原子在化學工業中套用的實例之一,只要在每噸電解液中投放2毫居里的金屬汞197，運用同位素稀釋原理,先測得稀釋後的比活度（見活度），便可準確算出電解槽中的汞量。此法比常規稱重法不僅簡單易行，無需停產，而且還使汞蒸氣少逸入環境。在鋼鐵工業中的實驗室和生產現場，示蹤套用都在開展，並已收到了提高產品質量、降低成本、提高經濟效益的明顯效果。使用示蹤法測定輪胎、刀具和機械零件的磨損，也收到一定效果，不僅靈敏、準確，而且可以連續測量，不需要拆卸機器。放射性核素示蹤在機械工業中的套用主要有氪(Kr) 化技術和機械磨損研究。氪化技術的套用,可以測量其他方法不能測到的運動部件的最高工作溫度和溫度分布。此外，靈敏度很高的氪85檢漏也已在機械工業產品、機械零部件和金屬真空系統的檢漏與電子工業半導體器件的檢漏中得到套用。

在農業上放射性核素示蹤已是農作物營養、光合作用、土壤肥料、植物生理、農藥殘毒、畜牧獸醫等重大課題研究不可缺少的一種有效工具。

放射性核素示蹤在醫學上的套用，主要是在臨床診斷與醫學研究方面。在臨床診斷上的套用有臟器顯像、功能檢查和放射免疫分析等方面。使用放射性核素示蹤可對腦、甲狀腺、心肌、血池、肝、膽、腎上腺、淋巴腺、肺、胰腺、骨骼及某些腫瘤等進行顯像和動態觀察。隨著計算機的配合使用，尤其是放射性核素計算機斷層儀和核磁共振譜儀的使用，放射性核素在醫學方面的套用更加擴大，套用的效果將會更好。放射免疫分析是一種特異性很強、靈敏度很高的微量分析，可在人體體外測定體內極微量的生物活性物質，像激素、多肽、酶、腫瘤相關抗原等的含量，其靈敏度可達10克。這項超微量分析技術已廣泛用於生物化學、現代分子生物學、生理學等的研究和內分泌、心血管等疾病以及惡性腫瘤的早期臨床診斷（見放射免疫分析法）。

放射性核素示蹤在基礎科學研究中已經成為探求新陳代謝、反應機理、細胞分裂、遺傳工程和生命起源等奧秘的靈敏而有效的方法。