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1、013第七章核技术在环境领域中的应用Word版第七章 核技术在环境领域中的应用核技术不仅在工业、农业、医学等方面应用广泛，在环境科学及环境保护领域中也得到了较快的发展。国内已开展了利用核技术对废气、废水、固体废物处理等实验或中试研究，如利用电子束去除SO2/HOx等。另外，利用核技术进行环境样品元素的定性定量分析，具有众多常规非核技术无可替代的特点，例如高灵敏度、准确度和精密度、高分辨率（包括空间分辨率和能量分辨率）、非破坏性、多元素测定能力等，已广泛应用于环境领域。采用的核分析技术主要有核素示踪技术、核素活化分析、辐照分解技术与同位素测量技术等。例如，放射性示踪方法广泛地应用于环境条件的研究

2、，如环境中大气扩散行为的研究、3H在地层结构分析中的应用、地下水动力学研究和地面水位变化分析等。核技术在环境中的应用归纳起来大致可以分为三大类：放射源辐照在环境中的应用、加速器在环境中的应用、核分析技术在环境中的应用，本章重点从这几方面展开论述。第一节 放射源辐照在环境中的应用反应堆产生的放射性核素可以用于环境废物的辐照处理。一、废水处理反应堆产生的放射性核素可以用于生活污水和工业废水的处理，通常以放射源的形式，如60Co源、137Cs源。其基本原理是水分子在辐射作用下会生成一系列具有很强活性的辐解产物，如OH、H、H2O2等自由基。这些产物与废（污）水中的有机物发生反应可以使它们分解或改性。

3、采用放射源辐射处理法可以明显消除城市污水中的TOC（总需氧量）、BOD（生物需氧量）、COD（化学需氧量），并灭活污水中的病原体。对于含有偶氮染料和蒽醌染料的废水，通过辐照可以使之完全脱色，TOC去除率可达到80%90%。COD去除率达到65%80%。含有木质素的废水在充氧条件下用射线辐照，很容易被降解。据研究报道，采用放射源也可以有效地处理洗涤剂、有机汞农药、增塑剂、亚硝胺类、氯酚类等有害有机物质。将放射源辐照技术与普通废水处理技术（如凝聚法、活性炭吸附法、臭氧活性污泥法等）联用，具有协同效应，可提高处理效果。在与活性炭法联用时，在炭吸附了有机物后，借助射线辐照，可使活性炭再生，实现循环利用

4、。前苏联曾建成一座放射源辐照处理试验厂，用于抗菌素工厂的废水处理，其废水日处理量达到15000m3，经处理的废水各项指标皆优于常规处理法。匈牙利、加拿大、日本等国都建有类似的试验工厂。世界工业发达国家在开发污泥辐射处理技术方面，也取得了积极的进展。其中以德国慕尼黑的试验工厂建立最早，至今已成功运行了十几年，据报道废水日处理能力为150m3，处理费约4.4马克每立方米，经辐射处理的污泥可作为肥料。二、固体废弃物处理俄罗斯物理动力研究所精心设计出一种利用快中子反应堆处理生活和工业垃圾的新技术。该技术是通过在核反应堆中加砌一个烧垃圾的炉子来实现。在这一反应堆大楼里，定期装入生活和工业垃圾，它不断地掉

5、入吹氧的渣缸中，为了保持炉内高温，在炉中不断加入少量的动力煤。当炉温达到1500左右时，所有的垃圾都会被汽化，其中含有矿物质的部分在渣中熔化，而金属物在熔化后便沉入底部。然后，将沉入底部的金属，定期铸成铸件并运出去加工；从炉里清出来的炉渣，则用于加工建筑材料；炉中高达1750的气体，经用抽气机加以冷却，再用于化工生产。而炉子及炉内气体，采用液体钠来冷却。这种液体钠，在垃圾反应堆外壳的双层墙壁之间进行循环。同时，达500高温的液体钠，还可为蒸汽发生器供热，所形成的蒸汽用以转动汽轮发电机，冷凝后的热水又流入锅炉房。这样，就可以从垃圾处理中得到金属、建筑材料、化工产品、电力和热力。根据试验，一套这种

6、快中子反应堆装置，一年可处理生活和工业垃圾2.0104t，发电功率为5.0kW，自给有余。在固体废物的处理处置中，废塑料由于其难降解始终是一个棘手的问题。例如聚四氟乙烯，由于用生化法无法分解，机械破碎困难，兼之在高温处理时产生大量有毒的氟化物，造成难于处置的局面。日本曾利用射线辐照与加热联用方法，再以机械破碎后，得到分子量不同的聚四氟乙烯蜡状粉末，可作为优良的润滑剂和添加剂。氯化聚乙烯在使用时会放出百倍的氯乙烯，因而被某些国家禁止使用。但经一定剂量射线照射后，不产生氯乙烯，从而扩大了使用面。放射源辐照可用于污泥处理。污泥中含有大量的能量与生物价值，是优良的农田肥料和土壤改良剂。但由于含有大量病

7、原体而不能直接利用。堆肥化、热消毒或化学处理等方法的处理效果均不十分理想。用射线辐照，可以克服常用处理方法的缺点。据报道，最早建立的德国慕尼黑试验工厂，经辐射处理的污泥仍有原来的养分，据称可作为肥料，施于作物有增产效果。现在德国、美国都已建造了每天处理量达1.5103t污泥的辐照处理设备。我国曾对医院废物的辐射消毒进行较深入的研究。纤维素是城市废物与农业废物的主要成分，日本曾用辐照法处理木屑、废纸、稻草等，通过糖化与发酵而得到酒精；美国则采用对这类纤维素用加酸后辐照处理的方法得到葡萄糖，其回收率高达56%。腐败的食物在经辐照处理后可作为动物的饲料。第二节 加速器在环境中的应用各种低能加速器在国

8、民经济各个领域的广泛应用，在工业上用于活化分析、大型加速器的离子注入机、辐照改性和无损检验等；在农业上用于品种改良、消灭病害和食品保鲜等；在医疗上用于治疗癌症、辐照消毒和生产短寿命同位素等。在国防上，高脉冲功率加速器可用作X射线模拟源等。在环境保护方面，用加速器产生的强束流对燃煤烟气进行脱硫、脱氮处理。高能电子加速器可产生1MeV10MeV能量的高能电子，高能电子有一定地穿透力。电子加速器的辐照功率（kW）为电子束电流（mA）与加速电压（V）的乘积。电子束通过稀薄分散流体时，多次部分反射回流体中进行照射，增加被照体的剂量水平。而且当不使用加速器可立即关闭。利用加速器产生的电子束进行辐照处理正在

9、成为环境保护的重要手段之一，电子束的工艺技术广泛适用于废气、废水和固体废弃物的辐照处理。电子加速器产生的高能电子束照射可使一些物质产生物理、化学和生物学效应，并能有效地杀灭病菌、病毒和害虫。这一技术已被广泛应用于工业生产中的材料改性、新材料制作、环境保护、加工生产、医疗卫生用品灭菌消毒和食品灭菌保鲜等。它同钴源辐照一样，具有常温、无损伤、无残毒、环保、低能耗、运行操作简便、自动化程度高、适宜于大规模工业化生产等特点。与钴源（辐射效率大约20%）相比，其最大优点是辐照束流集中定向，能源利用充分，辐照效率高达80%以上，不产生放射性废物。随着钴源售价的飞涨、废源处理费用的上升，电子加速器辐照装置具

10、有明显的价格和经济优势。用能量为l0MeV的高功率电子加速器建设高能电子辐照中心，在发展辐照加工产业的同时，开展辐照工艺和辐照新领域的研究，在国内外都是一项极具挑战和开拓性的工作，具有明显的社会经济效益和不可估量的潜在价值，是目前国际上倍受关注的高科技领域之一。射线与物质间的作用，电离和激发产生的活化原子与活化分子，使之与物质发生一系列物理、化学与生物化学变化，导致物质的降解、聚合、交联，并发生改性。这样一来，就为采用常规处理方法难以去除的某些污染物提供了新的净化途径辐射降解。一、废气处理加速器在废气处理方面的应用主要是用于有害烟气的处理。大气中的SO2与NOx是主要的污染物，这些污染物主要来

11、自于烟囱排放烟气。通常的烟气脱硫脱硝技术主要有固相吸附与再生技术、湿法同时脱硫脱硝技术、吸收剂喷射法等，绝大多数遇到成本过高或装置复杂的困难，例如以石灰喷雾法脱硫，用酸、碱吸收或催化还原法去除NOx等。高能辐射化学法是一类新型烟气脱硫脱硝技术，主要分为电子束照射法（EBA）和脉冲电晕法（PPCP）两种，其中电子束照射法是目前发展较好的一种方法。应用电子束照射的方法，既可除去烟气中的SO2和NOx，有助于净化大气，防止酸雨的形成，又可得到硝胺和硫胺等副产品，用作肥料。还能降低运行难度和费用，而且由于在干燥条件下使用，几乎不产生二次废水。20世纪90年代俄罗斯科学院西伯利亚分院的核物理研究所制造的

12、加速器供应波兰和日本，用以净化烟雾。波兰的劣质煤在燃烧时产生大量有毒的硫和氮的氧化物。在烟雾被辐射时，所有氧化物都变成固休沉淀物，可用作肥料。在日本，也已利用俄罗斯生产的加速器，来净化烧垃圾时所产生的烟雾，避免了烟雾对环境的污染。（一）电子束辐照法脱硫脱硝1. 电子束辐照法的优点从1972年以来，日本开始广泛地进行电子束辐照去除烟道气中的SO2和NOx的基础研究和半工业实验。经过三十多年的研究开发，已从小试、中试和工业示范逐步走向工业化。日本、德国、意大利、波兰、美国等国已经开始的基础研究和半工业、工业实验表明，电子束辐照技术具有以下优点：能同时脱硫脱硝，并可达到90%以上的脱硫率和80%以上

13、的脱硝率；由于电子束法脱硫脱硝是一种干法处理技术，不产生废水废渣；无需催化剂；系统简单，操作方便，过程易于控制；对于不同含硫量的烟气和烟气量的变化有较好的适应性和负荷跟踪性；反应生成可利用的副产品，副产品为硫铵和硝铵混合物，可用作化肥；脱硫脱硝成本比传统方法更经济。可能有的缺点包括：电子束剂量需求高，电能需求大，运行费用高，辐照后气溶胶的过滤等。另外，电子束辐照方法能有效净化其它工业废气，如：易挥发的有机物（VOCs），汽车尾气，有气味、有毒的气体及焚烧炉的废气等。当然，电子束处理污染废气的技术涉及到许多不同的物理化学机制，如：能量吸收，气相反应，颗粒形成，气固相的相互影响等。2. 电子束辐照

14、法的反应机理利用阴极发射并经电场加速形成500keV800keV的高能电子束，这些电子束辐照烟气时产生辐射化学反应，生成OH、O和HO2等自由基，这些自由基可以和SO2、NOx发生氧化反应并生成H2SO4和HNO3，辐照前在烟道气中预先加入化学计量的氨，所生成的雾状H2SO4和HNO3与通入反应器中的NH3相互作用，生成(NH4)2SO4和NH4NO3铵盐等副产品，这些副产物可以通过静电沉降等方法收集起来，直接用做化肥。烟气经电子束照射后，主要反应过程如下：（1）自由基生成燃煤烟气一般由N2，O2，水蒸气、CO2等主要成分及SO2和NOx等微量成分组成。当用电子束照射时，电子束能量大部分被氮、

15、氧、水蒸气吸收，生成大量的反应活性极强的各种自由基。（2）SO2及NOx的氧化SO2及NOx被自由基等活性物种氧化，生成硫酸和硝酸。（3）硫铵和硝铵的生成硫酸和硝酸与事先注入的氨进行中和反应，生成硫酸铵和硝酸铵气溶胶粉体微粒。若尚有未反应的SO2及NH3则在微粒表面继续进行热化学反应生成硫铵。图7-1为烟气经电子束照射后，各组分浓度随时间的变化及生成硫酸铵和硝酸铵的历程。由图可见，整个反应完成所需时间仅为1s左右。图7-1 电子束反应过程3. 电子束辐照法的处理流程图7-2为电子束烟气处理流程图。流程由烟气冷却、加氨、电子束照射和副产品收集等环节构成。锅炉排出的约130的烟气，经静电除尘后，一

16、部分直接进入烟囱排放，待处理的部分烟气进入冷却塔。在冷却塔中，通过喷射冷却水，使烟气降到适于脱硫脱硝的温度（65）。烟气露点通常为50，所以冷却水在塔内完全被气化，一般不会产生需进一步处理的废水。然后根据SO2和NOx浓度及所设定的脱除率，向反应器中注入化学计量的氨。烟气在反应器中被电子束照射，使SO2和NOx氧化，生成硫酸和硝酸，并与注入的氨中和，生成硫铵和硝铵。接着用干式静电除尘器捕集这些副产品微粒，净化后的烟气由引风机升压并与未处理的烟气混合升温后排入烟囱。图7-2 电子束烟气脱硫工艺流程图4. 电子束辐照法的主要设备电子束辐照法的主要设备有：1. 冷却塔，2. 反应设备，3. 电子束发

17、生装置，4. 副产品收集设备，5. 供氨设备，6. 副产品造粒设备，7. 升压风机。电子束发生装置由发生电子束的直流高压电源、电子加速器及窗箔冷却装置组成。电子在高真空的加速管里通过高电压加速。加速后的电子通过保持高真空的扫描管透射过一次窗箔及二次窗箔(均为30m50m的金属箔)照射烟气。窗箔冷却装置是向窗箔间喷射空气进行冷却，控制因电子束透过的能量损失引起的窗箔温度的上升。图7-3为电子加速器结构示意图。直流高压电源：一台，800kV800mA，绝缘芯变压器型电子加速器：二台，800kV400mA，扫描型，扫描幅2.4103mm。图7-3 电子束发生原理及脱硫脱硝反应示意图（二）脉冲电晕法等

18、离子体法脉冲电晕法等离子体法（PPCP）的基本原理与EBA相似，都是利用高能电子使烟气中的H2O、O2等气体分子被激活、电离或裂解而产生强氧化性的自由基，对SO2和NOx进行等离子体催化氧化，分别生成SO3和NOx或相应的酸，在有添加剂的情况下，生成相应的盐而沉降下来。二者的差异在于高能电子的来源不同，EPA法是通过阴极电子发射和外电场加速而获得；而PPCP法则是电晕放电自身产生的，它利用上升前沿陡、窄脉冲的高压电源（上升时间10ns100ns，拖尾时间100ns500ns，峰值电压100kV200kV，频率20Hz200Hz）与电源负载-电晕电极系统（电晕反应器）组合，在电晕与电晕反应器电极

19、的气隙间产生流光电晕等离子体，从而对SO2和NOx进行氧化去除。PPCP法的优势在于可同时除尘。研究表明，烟气中的粉尘有利于PPCP法脱硫脱氮效率的提高。因此，PPCP法集三种污染物脱除于一体，且能耗和成本比EPA法低，从而成为最具吸引力的烟气治理方法。二、废水处理水污染是当今全世界非常关注的一个严重问题，而使用活化污泥的传统的水处理方法、不可能彻底解决。因此，需要有一项处理污水更有效的技术。电子束辐照技术工艺恰好能满足这个需求，是一项处理污水更有效的技术。辐射能处理水与废水，辐照作用使水中产生活性物质，如OH基可气化和分解水中任何有机污染物。在有一定的经济效益条件下，决定废水处理规模。选择合

20、适的电子束辐照装置，确保处理废水的流速达到均匀接受足够剂量。考虑的因素包括辐射的能量分布、在水中的穿透能力、辐射与水相互作用体积的几何形状，以及通常说考虑辐射注量的“厚度”等。早在前苏联时期科学家就曾做过曾做过大规模试验，用加速器来改善生态环境。如在沃罗涅日市净化被橡胶制品生产废料所污染的地下水，经过10a的努力，方圆30km的地下水终于得到净化。此外，通过辐照还可以有效地杀死水中的微生物。氯灭菌处理二次污水的方法可以杀死微生物，但是会产生有毒的含氯有机物，例如三氯代甲烷。电子束辐照也有效地使噬菌体失去活性，用比较小的剂量（如0.25kGy1kGy）进行辐照，对普通细菌（如大肠杆菌、沙门氏菌等

21、）90%的剂量可将它们杀死，用10Gy剂量则所有的细菌都被消灭掉。用电子束辐照代替氯灭菌处理二次污水，既不会产生有毒的含氯有机物，又能进行有效的灭菌。灭菌效果取决于辐照区域内水层的厚度、水的属性以及不同类型的病菌对辐射的敏感度的影响。电子束辐照的杀菌效率还依赖于电子在水中的穿透能力（见图7-4和图7-5）。在流动系统中，由于液体的强烈混合，受照细菌的存活曲线，比稳定条件下的那些辐照更有效。与杀灭微生物的同时，液体废物所通常具有的棕褐色也消失了，水变得没有臭味，而且COD也大大降低。图7-4 深度剂量D为水深的函数A60Co的射线，B2MeV的电子束图7-5 不同能量束在水中的深度剂量D的分布A

22、3MeV，B8MeV，C10MeV，D12MeV由于合成表面活性物质的生产及其在工业和生活中的应用规模不断扩大，使污水净化问题日趋复杂，且相应地加剧了水库的污染。这些物质主要是用来生产性能大大优于含脂肥皂的洗涤剂。在工业企业的排水沟中也还有一些可在工艺生产过程中使用的物质。表面活性物质的特点是在与碱溶液和盐溶液进行化学作用时的高稳定性。缓慢的生物化学氧化及高的发泡性能。虽然用活性炭或离子交换树脂对水作加工处理可以获得要求的效果，但是在经济上是不大合算的。辐射对表面活性物质的作用可以使其发生断裂-分解成较轻的、相对来说较易排除的物质。和生物净化不同，辐射净化是对所有化合物发生作用；在有氧存在时和

23、它们发生氧化作用。在射线和臭氧同时作用下净化的效率明显提高。这可解释为是HO2游离基转化成OH游离基的缘故，而后者对大多数有机化合物来说是强的氧化剂。污水、污泥含有可利用的有机物和无机物，可用作农肥或作为营养物添加饲料里，除了要辐照降解破坏污水中有毒的合成物外，还需要作特殊的处理，来杀死病变的微生物。一般的消毒法是将污水在约70下加热几十分钟。与此同时也在研究用30kGy剂量辐射剂量处理污水的效率。依杀菌效果上看，上述两种方法都差不多。对辐射处理过的污水沉积物的研究表明，这些沉积物实际上与以污水热处理法得到的肥料十分相似。各种原始水样在沉积时形成的淤泥的体积比运到消毒工厂的污水体积要小1到2个

24、数量级，因此需要非常低的辐射功率。从应用前景看，污水的辐射消毒可能成为一种非常便宜的方法，因为这个方法还可以同时清除聚合物杂质。电子束辐照技术净化污水的另一种途径是利用电子束辐照技术再生用过的活性炭。由于活性炭具有很强的吸附力，所以可利用它来消除废水中的污染物质。但是用当前流行的方法再生用过的活性炭费用很高。由于用过的活性炭表面附着有机物，电子束辐照技术则可以有效地再生活性炭。通过比较再生的活性炭和新的活性炭在NaLa的水溶液中的等温吸附曲线，分析碳的再生程度发现两者的等温吸附曲线几乎是相同的。三、固体废物的处理固体废物可以分为两大类：需要辐照消毒的废物，如城市污水污泥、生物医学废物，来自国际

25、空港和海港的垃圾；辐照处理再生的废橡胶和塑料。（一）城市污水污泥在日本处理和处置污泥是一个棘手的难题。在内地和沿海地区大约有60%的污泥需要处置。尽管污泥中通常有致病的细菌和寄生虫，但利用城市排出的污泥对植物的生长、农作物增产和改良土壤都是有益的。在德国，一个处理污泥的辐照装置已运行了将近30a。最近又有一个处理污泥的辐照装置在印度开始运行。污泥经辐照灭菌后，可作为肥料直接在农田使用。由于在日本农村逐渐城市化，因此即使经过灭菌处理的污泥也不能直接使用。这些含有有机物的污泥是一种污染源，它释放出一股令人作呕的气味并聚集着令人发麻的各种昆虫，为了使污泥中的有机物稳定且易降解，必须对污染灭菌，制成堆

26、肥。日本原子能研究所已开始研究一个有效地处理污泥的工艺-电子束灭菌便制成堆肥。传统的制造堆肥方法必须利用堆肥时产生的热量对污泥进行灭菌。在传统的方法中，堆肥的制造是靠微生物，但堆肥产生的热量既能灭菌又对微生物构成杀伤，而且还需要很长时间才能制成。在日本原子能研究所高崎辐射化学研究中心研究的工艺中，是先灭菌，后堆肥，而且还可以选择最佳的制造堆肥的条件来获得更好的效果。堆肥的制成率受温度影响大，最佳的温度4050。最佳的pH值是78。为了使需氧菌发酵、需要在直径大约为5mm的粒状污泥中补充氧。用辐照方法制造堆肥，排放二氧化碳时间只需2d3d；而用传统方法则需要10d以上。为杀死致病的细菌发酵温度需

27、在65以上。在新工艺中灭菌和制造堆肥是分开的，因此可以选择最佳的制造堆肥的条件，使堆肥制造周期缩到最短。（二）生物医学废物来自医院、研究和诊断实验室等的废物，被看作是潜在的污染源。因此，存在着对公众健康危害。这一类也包含解剖的废物，动物的组织和机体部分。据Gay等人估算，医院废物中大约85%是不传染疾病的废物，其余的被看作是生物医学废物。其中医院大部分或全部都按生物医学废物处理其废物。在北美，近来不允许未经适当处理（比如燃烧）而把生物医学废物处置在填埋场。但是，医院废物可能还有大量还有大约20%的塑料（比如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等）。如果燃烧，会产生有毒气体产物，现在这些有毒气体必须被除去。

28、另一方面，为了防止在处理这种废物时传染疾病的危险，可通过辐照对生物医学废物进行消毒。在这种情况下，为了提供一个清洁的环境，政府当局应该采纳和规定辐照程序。在实施过程中，存在几个样板和一些限定，这在文献19中已有评述。（三）来自国际空港和海港的垃圾此类废物（如食品碎屑、塑料、纤维素等）可能存在动物滤过性病毒（如白蹄疫、猪的传染性水疱病、非洲猪热病等）潜在传染病原体。因此，在大多数国家里，用专门处理这种“国际废物的规章。在加拿大，对上述废物加热到大约100以上，至少30min，或者进行焚化已达到消毒杀菌目的。根据规定，用于贮存和运输废物的容器，在重复使用之前，应该进行清洗和消毒。国际废物消毒的一种

29、可能替代方法是采用辐照（射线或电子束）。辐照装置可以设在空港区并能自动和连续的工作。这种概念设计是可靠而经济的，能满足清洁环境的现代要求。当然，生物医学废物和来自国际空港与海港的垃圾，两者的辐照消毒如果合适的话，可以由一个辐照设施来处理。（四）橡胶的辐照处理采用辐射手段，回收来自旧轮胎的橡胶是一种成熟的方法。再生材料获得有价值的加工特性，而且由此增加的制造新轮胎的组份，目的为了改进它们的耐用性。回收橡胶的过程包括：先把旧轮胎切割程序的小碎片，然后再用高能电子束或射线辐照，使大分子网络结构分解，然而交联过程也发生了。这些过程的结果是观察到了橡胶力学性质的变化。因此，较少的能量（30%55%）是为

30、了原料的研磨。破碎的纤维分离之后，原料便可与其它组分混合用于生产新轮胎。应该指出某些进一步的辐照效应也已被观察到，例如随着剂量的增大，模量值、硬度和支架的质量也产生也增加了，但其抗腐蚀性却降低了。（五）塑料的辐照处理辐射诱发塑料降解的早期研究，是20世纪50年代和60年代由若干研究组研究核技术应用时完成的。一般地，与橡胶类似，塑料大分子也是由C-C键的断裂而分解的。其结果获得了气态、液态和固态产物的小分子，它们可用作适当合成物的原材料。作为一个例子，辐照诱发的聚四氟乙烯（PTFE）的降解已有简短的论述。通过电子束辐照PTFE的降解，得到G=41.2，而用射线则G=12.8。为了得到所要求的分子

31、大小的产品份额，在辐照期间，可通过所使用的剂量、剂量率和温度来控制辐射诱发过程。各种非降解产物都具有广泛的应用。举其中一个例子来说，如全氟烯烃，它们可以转化为一具有特殊性能的氟化表面活性剂，或者它们也可以氧化为特殊用途所需的全氟羧酸。作为副产品出现的全氟烷烃，可以用做高质量的绝缘材料、容剂和润滑剂，满足某种特殊需求。最后，它们也可用作合成的原料。此外，加速器在环保还有其它的应用，如：强流连续束质子加速器可用于核废料处理、核燃料生产和以洁净的方式产生核能。用加速器产生的强束流轰击核废料，可以将其中的长寿命放射性元素转变为有用的或短寿命的元素。利用加速器产生的1GeV，数十毫安级的强流质子束驱动次

32、临界核反应堆，可以安全、洁净地发电而用加速器产生的束流和靶物质进行核反应则是一种生产核燃料的有效方式。第三节 核分析技术在环境领域中的应用目前多种核分析技术及与核相关的分析已广泛应用于大气污染物监测、水体和各类环境样品的分析，以及对有害元素及物质在环境介质中的影响和迁移规律的研究等。我国在环境研究中，应用的核技术方法包括：示踪技术。利用寿命短、其物化行为与模拟介质相似的放射性核素为示踪剂的示踪方法，已经广泛应用在环境大气和水中扩散模式的实验研究。中子活化技术。目前已从总量分析发展到元素的化学总态分析。质子激发X射线分析和扫描质子微探针。已广泛应用于大气细颗粒的原识别。同步辐射技术。同步辐射是速度接近光速的电子在运动中改变方向时所发出的电磁辐射, 它是一种很纯净的光源，没有韧致辐射本底，被照射的样品所吸收的能量比用带电粒子（如电子、质子等）束激发所吸收的能量降低103105倍，极大地减弱了对样品的破坏（热损伤）。同步辐射X射线荧光分析已经广泛应用于环境样品