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核“树”结出福“果” 核技术助力农业、工业、医学等发展

2019-10-18 10:40:00    出处:解放军报  

  核“树”结出福“果”

2018年,中核集团自主研发出“质子回旋加速器”,实现了核电技术的突破。 陈灵进供 2018年,中核集团自主研发出“质子回旋加速器”,实现了核电技术的突破。 陈灵进供

  核能的发现和利用,一方面让人类面临大规模杀伤性武器的威胁,另一方面和平发展也给社会发展带来新的希望。

  我国安全发展及和平利用核能核技术,积极造福于人民,取得了举世瞩目的成就。

  核技术应用,是指利用放射性同位素和电离辐射,与物质相互作用产生物理、化学及生物效应后,进行应用研究与开发的技术。我国有关专家通过不断探索发现,现在核技术与人们的生产生活联系越来越密切,在诸多领域有着广泛的应用和广阔的发展前景。

  核辐射诱变育种助力农业发展

  中国拥有全球近20%的人口,却只有占全球9%的耕地面积,所面临的难题是如何在保护自然资源的同时,养活不断增长的人口。在过去的几十年里,中国的农业科学家越来越多地在农作物生产中使用核技术。

  核技术应用于现代农业,首先的功用就是可以选育农作物新品种。中核集团核技术业务相关负责人表示:“利用辐射诱变技术选育农作物新品种,可以通过放射性同位素放出的α、β、γ和中子射线及加速器产生的电子束,照射农作物的种子、花粉、植株等,引起农作物内部遗传基因的改变,经过人工几代选择和培育,便可获得新的优良品种。”

  2018年,湖南省农科院“水稻核辐射诱变新种质创制与品种选育”项目通过成果评价,制出了一批水稻新种质资源,育成了水稻新品种,并进行大面积推广种植。

  目前中国第二大小麦推广品种鲁原502,是中国农业科学院作物科学研究所与山东省农业科学研究院原子能利用研究所合作,利用空间诱变育种技术育成的。有关专家称,鲁原502的单产比区试对照品种提高了11%,节水耐旱性、抗倒性和抗病性更强,累积种植面积已超过360万公顷。

  中国农业科学院作物科学研究所使用地面模拟高能重离子束、宇宙射线和γ射线以及化学诱变剂等来诱导各种作物的突变,包括小麦、水稻、玉米、大豆和蔬菜等。核技术育种已全面用于植物新品种的选育,以确保粮食安全。

  让有害昆虫绝育,是核技术应用于农业的第二大功用。当核技术衍变为“昆虫辐射不育”这一无公害的生物防治新技术时,就可利用放射性同位素钴-60、铯-137放出的γ射线,经加速器产生电子束,对害虫的虫蛹或成虫进行一定剂量的照射,使其雄虫失去生殖能力,从而无法繁殖后代,既可消灭害虫,又不会像农药那样产生公害。有实验表明,采用这种射线辐照收集的柑橘大实蝇末期蛹,蛹成蝇后,在面积为500亩的柑橘园里释放95320只这样不育的雄蝇,可使危害率由7.5%下降到0.005%。

  除此之外,辐照技术在农业方面还有更多应用。以食品辐射加工为例,通过应用γ射线或电子束杀死食品中的寄生虫和致病菌,可防止食源性传染病流行;还可用于降低果蔬的代谢速度,提高食品的卫生质量和延长食品保藏期,而不影响食品的品质和安全。辐照技术是继食品罐藏加热、冷冻保藏技术之后的一种食品加工新技术。

  核技术成为新兴工业创新发展动力源

  核技术应用的快速发展已成为推进新技术、新材料、新工艺不断取得创新发展的动力之一。目前在工业应用上已实现了工业辐照、核子仪与放射性测量、工业射线探伤等“三个突破”。

  工业辐照,又称辐射加工,是指利用电离辐射与物质相互作用产生的物理效应,对物质和材料进行加工处理的一种核技术。如利用工业辐照技术对医疗产品、血液产品等高分子材料进行改性,使其具备低烟、耐高温、不易老化等优点。

  核子仪是一种测量装置,由一个带屏蔽的辐射源和一个辐射探测器组成,利用同位素放射原理实时检测土工建筑材料的密度和湿度。常用于施工现场快速检测建筑材料的湿密度和含水量。完成一次检测通常只需要1分钟或更短时间。

  工业射线探伤是对一个部件或产品进行非破坏性检验的过程。利用射线工业CT等无损检测装置,能够确定产品、设备、材料中存在的缺陷,以提高产品质量。常用的工业探伤辐射源主要来自X射线机、密封放射源和粒子加速器。X射线多用于检查较薄的部件,可以随时随地开展工作,保管方便,射线强度调整快捷,无需像放射源那样随时间衰减而更换,因此常用在铸件、焊接件、电子元器件结构上。γ射线源,可产生高能光子,并具有特定能量,有利于图像重建,常应用在航天、造船等高精焊接件监测和铸件上。在煤田、铀矿勘探和石油勘探中,常用γ射线或中子测井。

  目前在高分子材料改性方面,应用较为广泛的辐照交联技术,可使线性高分子在射线作用下具有绿色、高效、易控等优点。利用该技术处理的聚乙烯,其耐温等级和耐磨损性分别是普通PVC的2倍和10倍,已广泛应用于能源、电力、交通、通信、建筑等领域。此外,经过辐射加工获得的高性能塑料,可用于制造卫星器件等。总之,核技术在工业应用上越来越重要,推动着工业不断进步。

  公共安全领域的“核警察”明察秋毫

  核技术造福于民,还会广泛应用于公共安全领域。目前,X射线、γ射线、中子等探测技术在航空、铁路、海运、公路等客运和货运安全检查中早已不再鲜见。

  近几年发展起来的核磁共振、核四级共振等“指纹式”高精度检测技术,也具有广阔应用前景。其中,大型集装箱/车辆检查系统是核技术在公众安全领域最成功的应用,已在北京奥运会、上海世博会、博鳌亚洲论坛等多项国际重大活动的安保中发挥了不可替代的作用。此外,融合了双能材料识别技术和螺旋CT扫描技术等尖端科技的CT型行李/物品检查系统,可用于探测固体及液体爆炸物、检疫性违禁品等,并实现自动报警,具有更高的检出率和更低的误报率。

  在北京奥运会上,护航奥运的“核警察”起到了保卫奥运安全的重要作用。一天,一名观众在工人体育馆接受安检时,X光机和金属探测安检门并无异常反应,而他经过隔离栏时,警报骤然响起。在经过紧张检查后才了解到,这名观众几天前曾服用过放射性药物碘-131,人体服用放射性药物几天后仍能被这个采用核技术的检测系统测了出来。这套系统马上赢得了广大安保人员和相关服务人员的信任,称它为明察秋毫的“核警察”。

  机场、火车站、地铁等公共场所都有安检仪的身影。它是借助输送装置将被检品送入X射线检查通道检测的设备,用于探测行人、车辆非法携带放射性物质,预防核辐射等恐怖活动的发生。低辐射车辆检查系统,借助高灵敏探测器阵列、传感器以及自动处理与分析模块,可实现对各种型号车辆的快速、无损、不开箱检查。安检仪的辐射剂量有限,其两端进出口都有铅帘可阻挡射线,X射线只起透视作用,不会在透视过的物体上残留,不用担心它对物品的辐射影响人体健康。

  核医学给广大患者带来福音

  核医学是采用核技术诊断、治疗和研究疾病的一门新兴学科,目前已成为诊断指导治疗心、脑、肿瘤三大疑难病症的最佳手段之一。对于一些肿瘤患者,可以选择采用伽马刀手术,或用同位素、重离子、中子、介子和质子等方法治疗。

  2019年7月10日,火箭军特色医学中心医师们正在准备为一名脑瘤患者实施放射线伽马刀治疗手术。主治医师介绍说,伽马刀并非通常意义上的手术刀,而是一台机器,它利用来自于安装在设备内的医用钴-60放射源发出的γ射线,对体内病变组织进行单次或多次大剂量聚焦照射,可在肿瘤和周围正常组织之间形成一个非常明显的剂量梯度界限,精准实施手术,从而达到手术刀切除病变组织的效果。伽马刀射线的特点是对肿瘤可有毁灭性打击,但对人脑周围的正常组织没有多大损害,适合于界限比较明确、比较规则的肿瘤和多发性肿瘤治疗,尤其是脑部肿瘤。

  近年来,全国使用核技术的医疗单位已经有1200多家,每年超过2000万人接受诊断和治疗,治疗癌症患者250多万人次。

  罗兆荣 何中华

【编辑:李季】
 发布人:李季
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