核技术应用习题答案

1、 10习题答案核技术及应用概述1、核技术是以核物理、核武器物理、辐射物理、放射化学、辐射化学和辐射与物质相互作用为根底，以加速器、反响堆、核武器装置、核辐射探测器和核电子学为支撑而进展起来的综合性现代技术学科。2、广义地说，核技术可分为六大类：核能利用与核武器、核分析技术、放射性示踪技术， 辐射照耀技术、核检测技术、核成像技术。3、主要是利用核裂变和核聚变反响释放出能量的原理，开发出能源或动力装置和核武器， 主要应用有： 核电站、核潜艇、原子弹、氢弹和中子弹。4、在痕量元素的含量和分布的分析争辩中，利用核探测技术、粒子加速技术和核物理试验方法的一大类分析测试技术，统称为核分析技术。特点：灵敏度

2、高。比方，可达百万分之一，即 10-61ppm；甚至可达十亿分之一，10-91ppb。个别的灵敏度可能更高。准确。快速。不破坏样品。样品用量极少。比方，可以少到微克数量级。5、定义：应用放射性同位素对一般原子或分子加以标记，利用高灵敏，无干扰的放射性测术称放射性同位素示踪技术。有三种示踪方式：1)用示踪原子标记待争辩的物质，追踪其化学变化或在有机体内的运动规律。2)将示踪原子与待争辩物质完全混合。3)将示踪原子参加待争辩对象中，然后跟踪。6、放射性示踪7、核检测技术:是以核辐射与物质相互作用原理为根底而产生的辐射测量方法和仪器。 特点：1非接触式测量；2环境因素影响甚无；3无破坏性：4易于实现

3、多个参数同时检测和自动化测量。8、辐射照耀技术：是利用射线与物质的相互作用，将物质置于辐射场中，使物质的性质发生有利转变的技术。辐射交联的聚乙烯有什么优点：热收缩、耐热、机械强度大为提高、耐有机溶剂、不易被溶解、电绝缘性能很好，且不怕潮湿。9、X 射线断层扫描(XCT)、核磁共振显像仪(NMR-CT)、正电子放射显像仪 (PECT)， 同位素单光子放射显像仪 (SPECT)和康普顿散射显像仪 (CST)；10、核医学是当今产值最大、进展最快的核辐射设备。第一篇 核技术根底学问1、具有确定质子数和中子数的原子核称做核素。质子数一样而中子数不同的核素互为同位素。2、结合能是质子和中子结合构成原子核

4、时所释放的能量。3、7.476Mev4、结合能是：2.224 Mev比结合能是：1.112Mev5、衰变特点：从原子核中放射出光子经常在 a 或 衰变后核子从激发态退激时发生产生的射线能量不连续可以通过测量光子能量来鉴定核素种类类别6、肯定量的某种放射性原子核衰变至原来的一半所需要的时间。Nln0N = Ln2T1/2带入数据推出t=46758 年8、高速带电粒子通过原子核四周时，受到原子核库仑电场的作用而急剧减速，一局部能量以光子的形式辐射出来，这种辐射称为韧致辐射。9、当光子 与物质原子中的一个电子发生弹性相撞时，将局部能量传给电子，电子获得能量后脱离原子而运动，该电子称康普顿吴有训电子，

5、而使物质电离。光子本身能量削减又0.5-1.0MeV时，该效应比较明。10、定义：放射性核素在单位时间(dt)内发生核衰变的数目(dN)A=dN/dt单位： SI:Becquerel(Bq)1Bq=1s-1居里1Ci=3.71010Bq11、1)放射性物质 (人造 自然)加速器反响堆宇宙射线地球环境核能利用与核武器1、原子核的比结合能：原子核的比结合能是该原子核中每个核子的平均结合能 ，也就是B( Z, AA除，即 B( Z, AA2、反响堆由堆芯、冷却系统、慢化系统、反射层、把握与保护系统、屏蔽系统、辐射监测系统等组成。3、按能谱分有：由热能中子和快速中子引起裂变的热堆和快堆；按冷却剂分有：

6、轻水堆，即一般水堆又分为压水堆和沸水堆、重水堆、气冷堆和钠冷堆。1生产堆，主要是生产的易裂变的材料铀-233、-239动力堆，利用核裂变所产生的热能广泛用于舰船的推动动力和核能发电。4、核电厂用的燃料是铀。用铀制成的核燃料在“反响堆”的设备内发生裂变而产生大量热能， 一起旋转，电就源源不断地产生出来，并通过电网送到四周八方。5、K表示，K1 时为临界状态。其次篇 核医学成像技术和仪器1、 诊断型仪器：XXX-CT, SRECT, PET， 相机，NMRI。治疗型仪器： X 射线治疗机，快中子治疗仪，X-刀和 -刀2、计算公式：CT值 组织1000( H )水CT-10003、放射治疗的方法有三

7、种：贴敷法、腔内照耀法和体外照耀法。4、 心脏功能仪PET SPECT第三篇 核辐射应用仪表1、137Cs60Co2、不同的是前者依靠放射性同位素放射的射线使避雷针四周的空气大量的电离，主动地翻开一条与云中电荷相通的电的通路；而富兰克林避雷针的尖端只能产生少量的离子。31非接触式测量环境因素对核辐射的来源无影响实现在线测量静电消退器能实现同时多个参量测量4、静电消退器烟雾报警器避雷针137Cs、60Co、192Ir、241Am6、氢7、分为：插入式，透射式和散射式8、原理为：放射性同位素的原子核在无外界作用下能自发地发生衰变，变成另一种原子核，同时放出 射线、 射线或 射线等。前两种射线都带电

8、，并且具有较高的 离空间时，吸附了某些离子，使离子迁移速度明显变慢。据此，就可以做成 仪器。第四篇 核辐照技术及应用1、常用辐照源：钴-60，铯-137,电子加速器，同步辐射2、辐照剂量0.1-0.180.2-0.50.3-1.00.35-2.80.95-95-10kGy辐照效应抑制发芽杀虫巴斯德灭菌去污染3、10 kGy及霉烂寿命加热菌4、优越性为：射穿透力量强适用性广辐射处理是一种冷加工技术节约能量无化学残毒大大延长产品的保质期？51射穿透力量强适用性广辐射处理是一种冷加工技术节约能量无化学残毒大大延长产品的保质期第五篇 放射性示踪技术及应用1、(1)反响堆生产加速器产生母牛法21放射性半

9、衰期放射性比活度辐射类型和能量放射性核素的纯度放射性核素的毒性6示踪剂的生物半衰期14C 和3H4、1000； 600； 30051灵敏度高放射性比活度测量简便、易区分符合生理条件能定位6、99Tcm7、各点浓度为：220Rn 在小闪耀室a 和bThA(216Po(0.16220Rn2 粒子，则小闪耀室ab 计数率为：ab 计数率比值为：所以气体流量8、放射性示踪技术优点是测量准确度与速度分布无关9、由于 =ln2/T1/2t = (1.277109ln2)ln(1+10/90) = 1.9411 108(年)1.9411 108年。101同位素稀释法2放射分析法第六篇1 活化分析技术1、核分

10、析：利用核辐射粒子与物质的原子或原子核相互作用，承受核物理试验技术获得可观测信息，分析争辩物质材料成分和构造的方法。1活化分析中子活化分析带电粒子活化分析 2离子束分析卢瑟福背散射分析沟道技术分析核反响分析粒子诱发x荧光分析核效应分析穆斯堡尔效应分析正电子淹灭技术扰动角关联核磁共振超灵敏质谱分析2、 1核反响法：产生带电粒子，对物质产生电离；核反冲法：中子与核弹性碰撞，反冲核能量耗于电离；核裂变法：裂变碎片能量耗于电离，产生脉冲；激活探测法:中子照耀物质,使其局部变为放射性元素。3、定义：用中子照耀稳定核素，稳定核素吸取中子变成放射性核素，放射 射线，测量射线的能量和强度可以得知原来稳定核素的

11、元素名称和含量。步骤： 样品2辐照放射性测量 4结果评价4、主要有同位素中子源加速器中子源反响堆中子源16O1N和19F16N的16N的总计数198519F1O的19O的计数1054由19O计数求得19F含量，从而求出19F对16N计数的奉献，从16N计数1985中减去19F对16N计数的奉献，则是由16O生成的1N的计数，从而可以求出16O由公式W =5.67810-4 克F则由5.67810-4 克19F生成的1O计数N=N=9821985-982=1003则16O含量WO带入相关数据得出为：W =3.110-4 克O6、 样品的元素分别用纯热中子，增大n,反响由反响阈能转变中子能量通过另

12、外的核反响，测定干扰元素含量(2) 带电粒子活化分析1、具有肯定能量的带电粒子于物质中的原子核发生核反响时，假设反响的剩余核是放射性 核素，则测量这放射性核素的半衰期和活度，就可以确定样品中被分析元素的种类和含量。这种元素分析方法称为带电粒子活化分析记为CPA。2t.3、需依据阈能，转变入射粒子的能量来消退。离子束分析11、 优点：灵敏度高、分析时间短、不破坏样品、分析范围广和取样量少等优点，因此特别适用于痕量元素的分析缺点：设备简单、本钱较高2、123度分析3、1E散射截面遵循卢瑟福公式4He+的能量区分好4He+离子的数据比较齐全，便于数据分析计算化合物样品中能损的布拉格法则，在这能区也适

13、用4He2Mev4、轻、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离子束分析(2)11同步辐射激发2放射性同位素激发3光子激发4电子激发5离子激发2 使原子发出标识X射线荧光，通过测量这些标识X射线的能量和强度来确定物质中微量元素的种类和含量。31XXX41入射粒子的韧致辐射的干扰2 射线的康普顿散射的干扰3二次电子韧致辐5、灰化法；硝化法；蒸发枯燥法；化学提取法等6、核内；内层电子；外层电子离子束分析(3)

14、1、定义：利用核反响测定样品表层的含量及深度分布的一种分析方法。用带电粒子、中子和 轰击样品，离子同样品中待分析的核发生核反响，测量反响过程中瞬发放出的反响产物(出射粒子)，就可以实现元素定量分析。分类： (i)带电粒子活化分析(ii)瞬发辐射分析(PRA)(iii)共振反响分析2、入射粒子和靶和发生核反响的条件是两者的相对动能必需满足：3、定义： 入射粒子在的产额产额与截面的关系：截面大产额高。他们的不同之处在于，截面仅仅与反响本身有关， 而与靶的状态无关，即靶核的多少，截面都一样。产额除了与截面有关外，还与靶核的多少及物理状态有关。在核反响分析方法中，为了能定量的测量，产额是一个很重要的量

15、。4uuc+uc其中cc+c=1twwmmwmwm (1)twwmw 1 I“ln 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核效应分析1穆斯鲍尔效应分析1、核物理；固体物理；化学领域；生物领域；考古，环境21穆斯堡尔源驱动系统吸取体4探测器和其他附属设备3、解：由E=Ev/cv=E

16、c/E=81-83108/(14.413)=1.6710-34keVMeVeVkeV核效应分析2正电子湮没技术1、放射性核素的正 + 2、正电子进入物质在短时间内快速慢化到热能区,同四周媒质中的电子相遇而湮没。正电子与电子相遇，两者同时消逝而产生 射线的过程成为正电子湮灭过程。3、E 1.02 MeV、严格的同时性和其直线性：两个射线的能量完全相等为511 ke反。5、高能正电子与介质原子四周的电子单位时间内产生湮灭的几率。 的倒数即正电子的平均寿命 。6、1)正电子湮没寿命谱；正电子湮没辐射角关联谱；多普勒展宽谱；慢正电子束技术7、1正电子湮灭技术现在已进展成为物理学家、冶金学家、生物学家和医生们的得力争辩工具之一。被争辩的物质形态及其进展，包括金属、离子化合物、共价绝缘体化合物，半导体的高分子化合物，也包括固体的单晶、多晶、非晶体、液晶和生物膜等等。正电子与物质相互作用，对于电子格外敏感，可用来争辩物质构造方面的问题，如空位、空位团、位错以及微空洞和多种色心等原子尺度范围的缺陷。由于慢正电子的入射动能很低，这项技术可用来争辩固体纯真外表的电子态和构造缺陷，已成为外表物理学的一种重要争辩手段。医生们应用