核技術
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核技術是關於原子核的核反應技術，其中比較重要和已經投入實用的有核動力、核醫學和核武器。核技術的應用十分廣泛，煙霧探測器、瞄準具等也都運用了核技術。
歷史和科學背景[編輯]
發現[編輯]
1896年，亨利·貝克勒爾調查鈾鹽磷光時，發現了後來被稱為放射性的新現象[1]。他、皮埃爾·居里和瑪麗·居里開始調查這一現象，並在此過程中分離出了具有高度放射性的鐳元素。他們發現，放射性物質會產生強烈而具穿透性的三種射線，並以希臘字母α、β和γ命名。有些種類的輻射可以穿過普通物質，而大量輻射都可有害。所有的早期研究人員都受到了曬傷一樣的各類輻射灼傷，但並沒有為此留心。
庸醫們注意到了放射性的這些新現象（就像早期電和磁的發現那樣），於是提出了許多涉及放射性的專利藥物和治療。
人們逐漸認識到，放射性衰變產生的輻射是電離輻射，而即便是極小劑量的輻射也可能造成嚴重的長期危害。許多從事放射性的科學家都因暴露於輻射而死於癌症。放射性專利藥物大多消失了，但放射性物質的其他應用仍然存在，例如使用鐳鹽在儀表上產生發光錶盤。
隨着人們對原子的認知加深，放射性的性質變得更加清晰。一些較大的原子核並不穩定，因此在隨機時間間隔之後發生衰變（釋放物質或能量）。貝克勒爾和居里發現的三種輻射也得到了更充分的了解。α衰變時，原子核釋放α粒子，α粒子由兩個質子和兩個中子構成，相當於氦核。β衰變則釋放β粒子，即高能電子的釋放。γ衰變釋放γ射線，這一射線不是物質，而是高頻率的電磁輻射，即能量，這種類型的輻射是最危險、最難以阻擋的。所有三種輻射都會在某些元素中自然出現。
核裂變[編輯]
在自然核輻射中，副產物與其產生的核子相比非常小。核裂變是將核分裂成大致相等的部分，並在該過程中釋放能量和中子的過程。如果這些中子被另一個不穩定的核捕獲，則它們也可以引發進一步裂變，導致鏈式反應。
核聚變[編輯]
如果核子被迫互相碰撞，它們可能會發生核聚變。該過程可以釋放也可以吸收能量。由於組成原子的核子越多，它的核結合能就越高，所以當所得到的核子比鐵核更輕時，聚變通常會釋放出能量；當核子比鐵核重時則通常會吸收能量。恆星就從氫和氦的聚變中獲得能量。
核武器[編輯]
核武器是一種爆炸性武器，它的破壞力來自核反應（核裂變，或核裂變與核聚變的組合）。兩種反應都從相對少量的物質中釋放出巨大的能量。即使是小型核裝置也可以通過爆炸、火災和輻射等破壞一個城市。核武器被認為是大規模殺傷性武器，自出現以來，其使用和控制一直是國際政策的一個主要關注點。
民用[編輯]
核電[編輯]
核電是有關控制利用核裂變釋放能量的核技術，包括核動力推進系統、核能產熱、核能產電等。
目前，核電提供了世界電力的約10.6％（2016年）[2]，並用於推進航空母艦，破冰船和潛艇（迄今為止，一些港口的經濟和恐懼阻礙了運輸船舶使用核動力）[3]。所有核電廠都使用核裂變，目前沒有人工核聚變作為電力來源。
核醫學[編輯]
核技術的醫療應用分為診斷和放射治療。
成像 - 電離輻射在醫學中的最大用途是在醫學放射線照相術中使用x射線對人體內部進行成像。這是人類暴露輻射下的最大人造來源。 醫療和牙科X射線成像儀使用鈷-60或其它X射線源。許多放射性藥物被使用，有時附着於有機分子，用作人體中的放射性示蹤劑或造影劑。
輻射也可用放射治療法被用於治療疾病。
工業應用[編輯]
因為一些電離輻射可以穿透物質，它們被用於許多的測量方法。作為無損檢測和檢查的手段，X射線和γ射線用於工業射線成像以生成固體產品內部的圖像。待放射線照相的物體被放置在放射源和盒中的照相膠片之間。在一定的曝光時間之後，該膠片被顯影並且顯示該材料的任何內部缺陷。
放射性示蹤劑 - 因為放射性同位素在化學上表現，大多像非活性元素，某種化學物質的行為可以被用於跟蹤放射性。 例子：
- 在封閉系統中將γ示蹤劑添加到氣體或液體中使得可以在管道中找到孔。
- 將示蹤劑添加到電動機的部件的表面使得可以通過測量潤滑油的活性來測量磨損。
石油和天然氣勘探 - 核測井用於幫助預測新井或現有井的商業可行性。該技術涉及使用中子或伽馬射線源和輻射檢測器，其被降低到鑽孔中以確定周圍岩石的性質，例如孔隙率和光刻。
道路建設 - 核水分/密度計用於確定土壤，瀝青和混凝土的密度。通常使用銫-137作為輻射源。
參見[編輯]
參考資料[編輯]
- ^ Henri Becquerel. [2015-08-08]. （原始內容存檔於2017-12-19）.
- ^ 各国核电占本国发电总量比例 _ 核电知识. 三明市人民政府. [2021-06-03]. （原始內容存檔於2021-06-04）.
- ^ Nuclear-powered Ships. [2016-10-22]. （原始內容存檔於2013-02-14）.
外部連結[編輯]
- Nuclear Energy Institute – Beneficial Uses of Radiation （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
- Nuclear Technology （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
- National Isotope Development Center （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） – U.S. Government source of isotopes for basic and applied nuclear science and nuclear technology - production, research, development, distribution, and information
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