原子能的和平应用42剖析.docx

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原子能的和平应用42剖析

原子能的和平利用

一．核辐射的产生和标志

原子核分为稳定和不稳定两种核素。

1.稳定核素：

质子和中子数保持不变的核素。

至今发现的天然稳定的核素有280种左右。

例如：

1H1、1H2、8O16、8O17、8O18、82Pb206等

2.不稳定核素：

指那些能够自发的放射出射线的核素，又称为放射性核素。

天然存在的放射性核素有30余种。

92U238、88Ra226，而人造的放射性核素有1600余种27Co60、55Cs137、53I131等。

3.原子核的稳定性：

原子核占有原子质量的绝大部分，但其直径不到原子的万分之一。

因此其密度异常高，而且质子带正电，彼此间静电排斥力很大，那么，为什么质子和中子会紧密地结合在小小的原子核里面呢？

这是因为在原子核中的质子-质子、质子-中子、中子-中子之间存在着一种短程的有很强吸引性质的作用力，称为核力。

原子核的稳定性取决于静电力和核力的相对大小。

当静电力大于核力时，原子核就会发生衰变，称为放射性；当核力大于静电力时，原子核就稳定。

不稳定的原子核会自发的发生衰变，并且辐射出如下不同射线，达到能量的释放，它们将会不同程度地使组成生命体的细胞变异或死亡，从而影响到人的健康和生命的安全。

-射线：

是质量较大的He粒子流，穿透物质的能力弱，射程短。

对人体不会造成外照射的危害（放射性物质在生物体外所产生的照射）。

但如果其通过饮食、呼吸或皮肤创口渗入进入人体，会造成危害性很大的内照射。

-射线：

带负电荷的粒子，它是由一个中子裂分出一个质子后产生的,穿透能力比-射线强，高能的-粒子在空气中的射程可达几米。

可对人体构成外照射危害。

但它很容易被有机玻璃、塑料及其它材料屏蔽。

其内照射危害比-射线小。

-射线：

是激发态原子核跃迁至基态时放射的波长为10-11～10-14m量级的电磁波，电离作用较弱，但穿透能力强，对细胞具有很强的杀伤力，医疗上用于治疗恶性肿瘤，工业上利用其穿透力进行金属探伤及流水线自动控制。

-射线是一种波长极短的光子，作用后无残留。

衡量放射源强度的单位叫居里（Ci）1Ci=103毫Ci=106微Ci

各种放射源只要在一秒钟内发射出37亿个粒子（α、β均可）就叫一居里，检测计数的仪器叫盖革计数管。

二．核素在医疗和社会方面的应用

1.医疗方面的应用

1.化疗 

肿瘤化疗是应用特殊的化学药物治疗恶性肿瘤。

抗癌药物进入体内后很快分布到全身，既可杀灭局部的肿瘤细胞也可杀灭远处转移的肿瘤细胞。

化疗的效果取决于肿瘤的类型和病况，有的可治愈，更多的是抑制肿瘤生长和扩散。

化疗是某些肿瘤唯一可选择的治疗方法。

更多情况下化疗是与手术切除和放疗相配合。

2.放疗 

放疗也是癌症得三大治疗手段之一。

是用各种不同能量的射线照射肿瘤，以抑制和杀灭癌细胞的一种治疗方法。

放疗可单独使用，也可与手术、化疗等配合，作为综合治疗的一部分，以提高癌症的治愈率。

在手术前先作一段放疗使肿瘤体积缩小些，便可使原来不能手术的患者争取到手术的机会。

对晚期癌症则可通过姑息性放疗达到缓解压迫、止痛等效果。

3.放射性示踪药剂检查疾病

示踪检查和病灶的确定

核医学又称原子医学，是指放射性同位素产生的核辐射在医学上的应用。

是将放射性核素注射到人体内后，由于放射性核素参与人体内的正常或异常功能和代谢变化，因而可以通过放射核素在体内分布和代谢反映人体内的病理或生理变化。

采用特殊的探测装置在人体外探测体内放射性核素分布的医疗设备，在体外就能够观察到体内的病理或生理过程。

碘131的化学性质与元素碘相同。

放射性同位素131I可用于甲状腺摄取131I功能、肾功能的检查，进行甲亢、甲癌治疗。

甲状腺具有高度选择性摄取131I的功能，功能亢进的甲状腺组织摄131I量将更多。

131I在甲状腺内停留的时间较长，甲亢患者甲状腺内的有效半减期约3～5天。

131I衰变时主要发射出β粒子,且射程短，仅约2～3mm，半衰期为7.6天，对周围正常组织一般无影响，因此一定剂量131I进入功能亢进的甲状腺组织后,这些组织在β-粒子集中而较长时间的作用下将部分可被抑制或破坏,取得类似部分切除甲状腺的效果，达到治疗甲亢的目的。

ComputedTobogrophy简称：

计算机断层摄影。

全称PET/CT正电子发射型计算机断层仪，CT显像检查，其原理是利用仪器探测事先注入人体内让人体可接受某种放射性药物（如：

锝99Tc、18F脱氧葡萄糖、11C的正电子示踪剂），这些药物聚集在人体某个脏器中或参与体内某种代谢过程，再对脏器组织中的放射性核素的浓度分布和代谢进行成像。

因此，CT不仅可得到人体脏器的解剖图像，还可得到生理、生化、病理过程及功能图像。

18F入肺经、11C入前列腺经。

治疗：

60Co治疗机与医用直线加速器是现代医院常用的治疗肿瘤的设备，利用γ射线对物质的电离作用，肿瘤受到射线的照射，肿瘤细胞因电离作用而坏死。

用γ-射线集中照射肿瘤病变部位，杀死肿瘤细胞，从而达到不开刀治疗肿瘤的目的。

钴-60辐射放疗仪

另外一种治疗法叫介入治疗：

将放射源手术植入肿瘤内。

例如，铱192Ir常被作为放射性同位素的种子，在外面包一层0·1mm厚铂的金属外衣，该外衣可阻断-和-射线，-射线阻断不了，可用来杀死癌细胞。

2.社会方面的应用

60Co半衰期5.3年，应用在农林产品的病虫菌害的射杀。

海关商检

14C半衰期5720年，用在生物考古，

238U半衰期4.50亿年，用在地球、地质、天体的考证研究。

137Cs可作为γ辐射源，用于辐射育种、辐照储存食品、医疗器械的杀菌、癌症的治疗以及工业设备的γ探伤、高空定位等。

由于铯源的半衰期（30年）较长及其性能易造成扩散的弱点，故近年来137Cs源已渐被60Co源所取代，

附件：

考古年代计算方法：

ln（N/N0）=－λtln（N/N0）=3.32lg（N/N0）

式中：

λ=0.693/τN=1/2N0λ=衰变常数

τ=半衰期t=存在时间

例题1.经分析测定某岩石有1mg238U就有0.257mg的206Pb，试计算该岩石的年龄。

例题2.假如我们从1.000g90Sr开始经过两年后剩下0.952g①计算的半衰期②5年后90Sr还剩下多少？

例题3.从根据一世纪的死海遗物的古书卷中取出一小块纸片，测得其中14C/12C比值为现在活植物体内比值的0.795倍。

试估测这本古书的年龄。

三．日常生活中会受到辐射

核辐射防护手册

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人类在日常生活中会受到各种各样的辐射，这些辐射照射有的是天然的，也有的是人工的。

天然辐射照射也叫本底照射，主要有三个来源：

（1）人体内部天然存在的放射性同位素钾40K；

（2）岩石、土壤和水体中存在的放射性同位素，其中以放射性氡的影响最大；

（3）宇宙射线，一般来说，地势越高，受到宇宙射线的照射越强。

据权威部门的调查，人类所受到的天然辐射剂量中，约40%是由氡气引起的。

人工辐射是指与核相关的人为活动引起的对公众的照射，包括医疗照射、核爆炸、核动力生产及其他工农业等领域的应用产生的核辐射。

在人工辐射中，离我们最近的就是医疗照射，医疗照射是人类受到人工照射的主要来源。

任何方式的X线检查都是有损受检者健康的，因此放射性检查和治疗必须慎做。

在日常生活中，人们受到的放射性照射大约有82％来自天然环境，大约有17％来自医疗照射，而来自其他活动只有大约1％。

我们日常生活中受到辐射照射的常见情况见下表：

辐射来源 

我国陆地辐射0.55毫希/年 ，我国某些高原地区3.7毫希/年

宇宙射线（地面）0.26毫希/年，砖房0.4毫希/年

 食物0.2毫希/年，土壤、空气0.5毫希/年

乘飞机0.01毫希/小时， 胸部透视0.02毫希/次

 消化道造影13.7毫希/次， 核电站周围0.01毫希/年

 吸烟20支/天1毫希/年

生活中处处有放射性，人类无时不在受到辐射的照射。

人们吃的食物、喝的水、住的房屋、用的物品、周围的天空大地、山川草木乃至人体本身都含有一定的放射性。

这些微量的放射性对人体并不构成损害，我们祖祖辈辈就是在这样的环境里生存繁衍的。