核技術(shù)應(yīng)用習(xí)題答案

1、 10習(xí)題答案核技術(shù)及應(yīng)用概述1、核技術(shù)是以核物理、核武器物理、輻射物理、放射化學(xué)、輻射化學(xué)和輻射與物質(zhì)相互作用為根底，以加速器、反響堆、核武器裝置、核輻射探測(cè)器和核電子學(xué)為支撐而進(jìn)展起來的綜合性現(xiàn)代技術(shù)學(xué)科。2、廣義地說，核技術(shù)可分為六大類：核能利用與核武器、核分析技術(shù)、放射性示蹤技術(shù)， 輻射照耀技術(shù)、核檢測(cè)技術(shù)、核成像技術(shù)。3、主要是利用核裂變和核聚變反響釋放出能量的原理，開發(fā)出能源或動(dòng)力裝置和核武器， 主要應(yīng)用有： 核電站、核潛艇、原子彈、氫彈和中子彈。4、在痕量元素的含量和分布的分析爭(zhēng)辯中，利用核探測(cè)技術(shù)、粒子加速技術(shù)和核物理試驗(yàn)方法的一大類分析測(cè)試技術(shù)，統(tǒng)稱為核分析技術(shù)。特點(diǎn)：靈敏度

2、高。比方，可達(dá)百萬分之一，即 10-61ppm；甚至可達(dá)十億分之一，10-91ppb。個(gè)別的靈敏度可能更高。準(zhǔn)確?？焖?。不破壞樣品。樣品用量極少。比方，可以少到微克數(shù)量級(jí)。5、定義：應(yīng)用放射性同位素對(duì)一般原子或分子加以標(biāo)記，利用高靈敏，無干擾的放射性測(cè)術(shù)稱放射性同位素示蹤技術(shù)。有三種示蹤方式：1)用示蹤原子標(biāo)記待爭(zhēng)辯的物質(zhì)，追蹤其化學(xué)變化或在有機(jī)體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2)將示蹤原子與待爭(zhēng)辯物質(zhì)完全混合。3)將示蹤原子參加待爭(zhēng)辯對(duì)象中，然后跟蹤。6、放射性示蹤7、核檢測(cè)技術(shù):是以核輻射與物質(zhì)相互作用原理為根底而產(chǎn)生的輻射測(cè)量方法和儀器。 特點(diǎn)：1非接觸式測(cè)量；2環(huán)境因素影響甚無；3無破壞性：4易于實(shí)現(xiàn)

3、多個(gè)參數(shù)同時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)化測(cè)量。8、輻射照耀技術(shù)：是利用射線與物質(zhì)的相互作用，將物質(zhì)置于輻射場(chǎng)中，使物質(zhì)的性質(zhì)發(fā)生有利轉(zhuǎn)變的技術(shù)。輻射交聯(lián)的聚乙烯有什么優(yōu)點(diǎn)：熱收縮、耐熱、機(jī)械強(qiáng)度大為提高、耐有機(jī)溶劑、不易被溶解、電絕緣性能很好，且不怕潮濕。9、X 射線斷層掃描(XCT)、核磁共振顯像儀(NMR-CT)、正電子放射顯像儀 (PECT)， 同位素單光子放射顯像儀 (SPECT)和康普頓散射顯像儀 (CST)；10、核醫(yī)學(xué)是當(dāng)今產(chǎn)值最大、進(jìn)展最快的核輻射設(shè)備。第一篇 核技術(shù)根底學(xué)問1、具有確定質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的原子核稱做核素。質(zhì)子數(shù)一樣而中子數(shù)不同的核素互為同位素。2、結(jié)合能是質(zhì)子和中子結(jié)合構(gòu)成原子核

4、時(shí)所釋放的能量。3、7.476Mev4、結(jié)合能是：2.224 Mev比結(jié)合能是：1.112Mev5、衰變特點(diǎn)：從原子核中放射出光子經(jīng)常在 a 或 衰變后核子從激發(fā)態(tài)退激時(shí)發(fā)生產(chǎn)生的射線能量不連續(xù)可以通過測(cè)量光子能量來鑒定核素種類類別6、肯定量的某種放射性原子核衰變至原來的一半所需要的時(shí)間。Nln0N = Ln2T1/2帶入數(shù)據(jù)推出t=46758 年8、高速帶電粒子通過原子核四周時(shí)，受到原子核庫侖電場(chǎng)的作用而急劇減速，一局部能量以光子的形式輻射出來，這種輻射稱為韌致輻射。9、當(dāng)光子 與物質(zhì)原子中的一個(gè)電子發(fā)生彈性相撞時(shí)，將局部能量傳給電子，電子獲得能量后脫離原子而運(yùn)動(dòng)，該電子稱康普頓吳有訓(xùn)電子，

5、而使物質(zhì)電離。光子本身能量削減又0.5-1.0MeV時(shí)，該效應(yīng)比較明。10、定義：放射性核素在單位時(shí)間(dt)內(nèi)發(fā)生核衰變的數(shù)目(dN)A=dN/dt單位： SI:Becquerel(Bq)1Bq=1s-1居里1Ci=3.71010Bq11、1)放射性物質(zhì) (人造 自然)加速器反響堆宇宙射線地球環(huán)境核能利用與核武器1、原子核的比結(jié)合能：原子核的比結(jié)合能是該原子核中每個(gè)核子的平均結(jié)合能 ，也就是B( Z, AA除，即 B( Z, AA2、反響堆由堆芯、冷卻系統(tǒng)、慢化系統(tǒng)、反射層、把握與保護(hù)系統(tǒng)、屏蔽系統(tǒng)、輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等組成。3、按能譜分有：由熱能中子和快速中子引起裂變的熱堆和快堆；按冷卻劑分有：

6、輕水堆，即一般水堆又分為壓水堆和沸水堆、重水堆、氣冷堆和鈉冷堆。1生產(chǎn)堆，主要是生產(chǎn)的易裂變的材料鈾-233、-239動(dòng)力堆，利用核裂變所產(chǎn)生的熱能廣泛用于艦船的推動(dòng)動(dòng)力和核能發(fā)電。4、核電廠用的燃料是鈾。用鈾制成的核燃料在“反響堆”的設(shè)備內(nèi)發(fā)生裂變而產(chǎn)生大量熱能， 一起旋轉(zhuǎn)，電就源源不斷地產(chǎn)生出來，并通過電網(wǎng)送到四周八方。5、K表示，K1 時(shí)為臨界狀態(tài)。其次篇 核醫(yī)學(xué)成像技術(shù)和儀器1、 診斷型儀器：XXX-CT, SRECT, PET， 相機(jī)，NMRI。治療型儀器： X 射線治療機(jī)，快中子治療儀，X-刀和 -刀2、計(jì)算公式：CT值 組織1000( H )水CT-10003、放射治療的方法有三

7、種：貼敷法、腔內(nèi)照耀法和體外照耀法。4、 心臟功能儀PET SPECT第三篇 核輻射應(yīng)用儀表1、137Cs60Co2、不同的是前者依靠放射性同位素放射的射線使避雷針?biāo)闹艿目諝獯罅康碾婋x，主動(dòng)地翻開一條與云中電荷相通的電的通路；而富蘭克林避雷針的尖端只能產(chǎn)生少量的離子。31非接觸式測(cè)量環(huán)境因素對(duì)核輻射的來源無影響實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量靜電消退器能實(shí)現(xiàn)同時(shí)多個(gè)參量測(cè)量4、靜電消退器煙霧報(bào)警器避雷針137Cs、60Co、192Ir、241Am6、氫7、分為：插入式，透射式和散射式8、原理為：放射性同位素的原子核在無外界作用下能自發(fā)地發(fā)生衰變，變成另一種原子核，同時(shí)放出 射線、 射線或 射線等。前兩種射線都帶電

8、，并且具有較高的 離空間時(shí)，吸附了某些離子，使離子遷移速度明顯變慢。據(jù)此，就可以做成 儀器。第四篇 核輻照技術(shù)及應(yīng)用1、常用輻照源：鈷-60，銫-137,電子加速器，同步輻射2、輻照劑量0.1-0.180.2-0.50.3-1.00.35-2.80.95-95-10kGy輻照效應(yīng)抑制發(fā)芽殺蟲巴斯德滅菌去污染3、10 kGy及霉?fàn)€壽命加熱菌4、優(yōu)越性為：射穿透力量強(qiáng)適用性廣輻射處理是一種冷加工技術(shù)節(jié)約能量無化學(xué)殘毒大大延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期？51射穿透力量強(qiáng)適用性廣輻射處理是一種冷加工技術(shù)節(jié)約能量無化學(xué)殘毒大大延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期第五篇 放射性示蹤技術(shù)及應(yīng)用1、(1)反響堆生產(chǎn)加速器產(chǎn)生母牛法21放射性半

9、衰期放射性比活度輻射類型和能量放射性核素的純度放射性核素的毒性6示蹤劑的生物半衰期14C 和3H4、1000； 600； 30051靈敏度高放射性比活度測(cè)量簡(jiǎn)便、易區(qū)分符合生理?xiàng)l件能定位6、99Tcm7、各點(diǎn)濃度為：220Rn 在小閃耀室a 和bThA(216Po(0.16220Rn2 粒子，則小閃耀室ab 計(jì)數(shù)率為：ab 計(jì)數(shù)率比值為：所以氣體流量8、放射性示蹤技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量準(zhǔn)確度與速度分布無關(guān)9、由于 =ln2/T1/2t = (1.277109ln2)ln(1+10/90) = 1.9411 108(年)1.9411 108年。101同位素稀釋法2放射分析法第六篇1 活化分析技術(shù)1、核分

10、析：利用核輻射粒子與物質(zhì)的原子或原子核相互作用，承受核物理試驗(yàn)技術(shù)獲得可觀測(cè)信息，分析爭(zhēng)辯物質(zhì)材料成分和構(gòu)造的方法。1活化分析中子活化分析帶電粒子活化分析 2離子束分析盧瑟福背散射分析溝道技術(shù)分析核反響分析粒子誘發(fā)x熒光分析核效應(yīng)分析穆斯堡爾效應(yīng)分析正電子淹滅技術(shù)擾動(dòng)角關(guān)聯(lián)核磁共振超靈敏質(zhì)譜分析2、 1核反響法：產(chǎn)生帶電粒子，對(duì)物質(zhì)產(chǎn)生電離；核反沖法：中子與核彈性碰撞，反沖核能量耗于電離；核裂變法：裂變碎片能量耗于電離，產(chǎn)生脈沖；激活探測(cè)法:中子照耀物質(zhì),使其局部變?yōu)榉派湫栽亍?、定義：用中子照耀穩(wěn)定核素，穩(wěn)定核素吸取中子變成放射性核素，放射 射線，測(cè)量射線的能量和強(qiáng)度可以得知原來穩(wěn)定核素的

11、元素名稱和含量。步驟： 樣品2輻照放射性測(cè)量 4結(jié)果評(píng)價(jià)4、主要有同位素中子源加速器中子源反響堆中子源16O1N和19F16N的16N的總計(jì)數(shù)198519F1O的19O的計(jì)數(shù)1054由19O計(jì)數(shù)求得19F含量，從而求出19F對(duì)16N計(jì)數(shù)的奉獻(xiàn)，從16N計(jì)數(shù)1985中減去19F對(duì)16N計(jì)數(shù)的奉獻(xiàn)，則是由16O生成的1N的計(jì)數(shù)，從而可以求出16O由公式W =5.67810-4 克F則由5.67810-4 克19F生成的1O計(jì)數(shù)N=N=9821985-982=1003則16O含量WO帶入相關(guān)數(shù)據(jù)得出為：W =3.110-4 克O6、 樣品的元素分別用純熱中子，增大n,反響由反響閾能轉(zhuǎn)變中子能量通過另

12、外的核反響，測(cè)定干擾元素含量(2) 帶電粒子活化分析1、具有肯定能量的帶電粒子于物質(zhì)中的原子核發(fā)生核反響時(shí)，假設(shè)反響的剩余核是放射性 核素，則測(cè)量這放射性核素的半衰期和活度，就可以確定樣品中被分析元素的種類和含量。這種元素分析方法稱為帶電粒子活化分析記為CPA。2t.3、需依據(jù)閾能，轉(zhuǎn)變?nèi)肷淞Ｗ拥哪芰縼硐?。離子束分析11、 優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、分析時(shí)間短、不破壞樣品、分析范圍廣和取樣量少等優(yōu)點(diǎn)，因此特別適用于痕量元素的分析缺點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單、本錢較高2、123度分析3、1E散射截面遵循盧瑟福公式4He+的能量區(qū)分好4He+離子的數(shù)據(jù)比較齊全，便于數(shù)據(jù)分析計(jì)算化合物樣品中能損的布拉格法則，在這能區(qū)也適

13、用4He2Mev4、輕、重5、答：k=0.9225E=Ek=40.922510=3.69MevE=(4-0.01)0.9225-0.012=3.6708 MevE= E-E12=3.69Mev-3.6708 Mev=19.2KevAu19.2/1.612離子束分析(2)11同步輻射激發(fā)2放射性同位素激發(fā)3光子激發(fā)4電子激發(fā)5離子激發(fā)2 使原子發(fā)出標(biāo)識(shí)X射線熒光，通過測(cè)量這些標(biāo)識(shí)X射線的能量和強(qiáng)度來確定物質(zhì)中微量元素的種類和含量。31XXX41入射粒子的韌致輻射的干擾2 射線的康普頓散射的干擾3二次電子韌致輻5、灰化法；硝化法；蒸發(fā)枯燥法；化學(xué)提取法等6、核內(nèi)；內(nèi)層電子；外層電子離子束分析(3)

14、1、定義：利用核反響測(cè)定樣品表層的含量及深度分布的一種分析方法。用帶電粒子、中子和 轟擊樣品，離子同樣品中待分析的核發(fā)生核反響，測(cè)量反響過程中瞬發(fā)放出的反響產(chǎn)物(出射粒子)，就可以實(shí)現(xiàn)元素定量分析。分類： (i)帶電粒子活化分析(ii)瞬發(fā)輻射分析(PRA)(iii)共振反響分析2、入射粒子和靶和發(fā)生核反響的條件是兩者的相對(duì)動(dòng)能必需滿足：3、定義： 入射粒子在的產(chǎn)額產(chǎn)額與截面的關(guān)系：截面大產(chǎn)額高。他們的不同之處在于，截面僅僅與反響本身有關(guān)， 而與靶的狀態(tài)無關(guān)，即靶核的多少，截面都一樣。產(chǎn)額除了與截面有關(guān)外，還與靶核的多少及物理狀態(tài)有關(guān)。在核反響分析方法中，為了能定量的測(cè)量，產(chǎn)額是一個(gè)很重要的量

15、。4uuc+uc其中cc+c=1twwmmwmwm (1)twwmw 1 I“l(fā)n 0 o x I“ 1 I ” ln 0 m令 Ruln I x I ” ”0”0 I”ln ln I“0I“ 由1式可得： ” (”w ”m) cw ”；m推出：“ (“w “m) cw “m”Ru“(”w(”wR ”m ”m“) cw) cw ” ”m ”mcmmw(“w ”m) R(“w ”)m “w ” 0mR “ ”/所以c m()w(“w ”)m核效應(yīng)分析1穆斯鮑爾效應(yīng)分析1、核物理；固體物理；化學(xué)領(lǐng)域；生物領(lǐng)域；考古，環(huán)境21穆斯堡爾源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)吸取體4探測(cè)器和其他附屬設(shè)備3、解：由E=Ev/cv=E

16、c/E=81-83108/(14.413)=1.6710-34keVMeVeVkeV核效應(yīng)分析2正電子湮沒技術(shù)1、放射性核素的正 + 2、正電子進(jìn)入物質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)快速慢化到熱能區(qū),同四周媒質(zhì)中的電子相遇而湮沒。正電子與電子相遇，兩者同時(shí)消逝而產(chǎn)生 射線的過程成為正電子湮滅過程。3、E 1.02 MeV、嚴(yán)格的同時(shí)性和其直線性：兩個(gè)射線的能量完全相等為511 ke反。5、高能正電子與介質(zhì)原子四周的電子單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生湮滅的幾率。 的倒數(shù)即正電子的平均壽命 。6、1)正電子湮沒壽命譜；正電子湮沒輻射角關(guān)聯(lián)譜；多普勒展寬譜；慢正電子束技術(shù)7、1正電子湮滅技術(shù)現(xiàn)在已進(jìn)展成為物理學(xué)家、冶金學(xué)家、生物學(xué)家和醫(yī)生們的得力爭(zhēng)辯工具之一。被爭(zhēng)辯的物質(zhì)形態(tài)及其進(jìn)展，包括金屬、離子化合物、共價(jià)絕緣體化合物，半導(dǎo)體的高分子化合物，也包括固體的單晶、多晶、非晶體、液晶和生物膜等等。正電子與物質(zhì)相互作用，對(duì)于電子格外敏感，可用來爭(zhēng)辯物質(zhì)構(gòu)造方面的問題，如空位、空位團(tuán)、位錯(cuò)以及微空洞和多種色心等原子尺度范圍的缺陷。由于慢正電子的入射動(dòng)能很低，這項(xiàng)技術(shù)可用來爭(zhēng)辯固體純真外表的電子態(tài)和構(gòu)造缺陷，已成為外表物理學(xué)的一種重要爭(zhēng)辯手段。醫(yī)生們應(yīng)用