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第7章 绿色能源全知道(5)

到2020年,我国核电运行装机容量将突破4000万千瓦,核电装机容量将占电力总装机容量的5%。而且经过近30年的发展建设,我国基本具备了“中外结合,以我为主,发展核电”的能力。随着浙江三门、山东海阳为代表的第三代核电站的开工建设,我国核电工业的春天已经到来。

核能的其他应用

1.在工业的应用

材料的某些物理性质用一般的方法很难搞清楚,但是通过观察辐射和物质的相互作用可以很容易的进行测量。用探测射线通过物质的方法在外部可以测定管道里流动的液体的密度。管道中的液体起辐射“屏蔽”作用,因为衰减与粒子密度有关。有几种核技术已用于石油工业中。如油井探测中,有一种方法是测量天然辐射。当把探测器从天然放射性岩石区移到含石油或其他液体区时,信号减少。也可以用中子水分测量仪测量石油的存在,因为石油中含有氢。把中子源和射线探测器放到油井中,可以对化学成分进行中子活化分析。除此之外,还能应用到改进材料的性能、化学药品合成、木材塑化加工、辐照灭菌等领域。

2.在农业的应用

还有一种很重要的应用就是“核能育种”。我们常常听到一句话,就是种瓜得瓜,种豆得豆。这就是我们所知道的遗传性,就是它们的后代都有与其相似的特性。我们之所以还能吃到古代人所说的五谷杂粮,就是因为遗传的原因。同时,我们所能得到的作物类粮食,却比古人们的所得高产得多。这是为什么呢?

在过去的若干年里,我们的祖先发现,同样的作物,有的地区高产,而有的地区却低产,而这个增产的作物,被他们引到自己田地的时候,也可以高产。他们发现了这个秘密,这个秘密就是植物的变异性,而任何生物的进化,都离不开这种变异。

当前我们看到的成千上万种农作物品种都是在历史的长河中,由于植物本身的遗传和变异,再经过长期的自然选择和人工选择而形成的。

生物的这种特性,是自然的恩赐,需要长久的等待,等待一次偶然的变异,而这次变异正可以弥补当前的不足,一次有利变异,大概是百万分之一的机会。随着科技水平的提高,尤其近代的科学水平的突飞猛进,人们已不再等待自然的恩赐,单纯地利用植物本身自然产生的变异,而能够应用现代科学的成就来人工创造新的变异类型,这种方法叫“人工引变”。人们已经弄清楚,生物性状的遗传是受一种叫“基因”的遗传物质控制的,它存在于生物细胞内的染色体中。这种传递遗传信息的遗传物质,已经在电子显微镜下可以看到它的分子结构。如果这种物质的原有结构发生改变,就能引起生物性状的变异。应用原子反应堆产生的热中子或加速器产生的快中子,以及放射性同位素放出的射线,都可以使生物细胞内遗传物质的结构发生改变,因而引起生物形形色色的性状突变。

人们还不能控制变异的方向。我们必须在各种变异的后代中,进行认真、仔细的选择,才能育成我们所期望的良种。这种应用射线引变选育良种的方法叫做“辐射育种”。是继“系统选种”、“杂交育种”之后而兴起的一种新的育种方法。这一新技术,随着我国原子核科学技术的发展,已在全国广泛开展起来,并取得显著效果。

“鲁棉一号”就是山东省棉花研究所的科技人员应用放射性技术处理棉花杂交的后代育成的。

再有就是核能还能防蝗灾。中国自古就是一个灾害频发的国家,蝗灾与水灾、旱灾并称为中国三大灾害,尤其蝗灾,受灾范围、受灾程度堪称世界之最。

蝗灾真的没有办法根治吗?和蝗灾类似的,日本发生过一次特别严重的虫灾,有一种以松树为食的虫子,对松树的危害性极大。在一年的时间里,被这种害虫咬死的松树很多很多,所造成的经济损失相当于30万人口的城市居民全部破产。但是,如果从空中撒布大量农药,会破坏自然生态体系。所以,这一建议遭到强烈反对,一直未能付诸实施。因此,目前正在研究采用辐照的办法,从根本上消灭这种食松虫。这种办法的可行性,在美国得到证实。

在美国的南部和西南部,有一种可怕的蝇子叫螺旋蝇。它们专门在家畜的伤口上产卵,尔后在伤口上孵化出来的幼蝇能造成家畜的死亡。这种螺旋蝇造成的损失每年达数百万美元。为了消灭这种螺旋蝇,有人在一个岛屿上建立了大规模的繁殖设备,培育大量的螺旋蝇幼虫。在它们还是虫蛹的时期,给予大剂量的照射。这样的照射剂量差不多是人体致死剂量的10倍,但是对昆虫来说,并不会致死。

不过,这样大的照射剂量足以使这些螺旋蝇幼虫失去生育能力。然后,把5000万只绝育的螺旋蝇放到附近各个岛屿上。在南方的温暖阳光下,这些螺旋蝇到处进行交配。但是,由于这些螺旋蝇已做过绝育手术,交配后的螺旋蝇再也不会产卵繁殖了。这样,经过大约一年半的时间,就可以使这种蝇灭绝。

这种消灭害虫的作战方法叫做“辐射绝育法”,也叫“雄性不育法”。日本也曾在久米岛对这种螺旋蝇运用过这一战术。从1975年2月开始,每周放出400万只绝育的螺旋蝇。结果,该岛上的这种蝇全部被消灭了。在冲绳县农业试验场,还在进一步研究大量饲养螺旋蝇的新技术,准备每周饲养绝育的螺旋蝇1亿只,以消灭全县的螺旋蝇。

农民很重视给农作物施肥。但是,给作物施肥以后,作物是否吸收了这些肥料呢?如果肥料被吸收了,那么,它们到达了作物身体的哪一部分,发挥什么作用呢?对这个问题,过去,人们只能从作物的生长情况,作个大概的分析估计。当然,也有人想,要是能在肥料里派几个侦察兵,让它们和肥料一同进入作物的身体内部,再把它们在作物身体内部的情况不断报告出来,那就再好不过了。

自从发现放射性同位素以后,农学家们就找到肥料中的侦察兵了,派放射性同位素去做这项工作。

氮、磷、钾被称为植物营养的三大要素。但是,它们进入植物身体以后,究竟怎么工作呢?举个例子来说,人们想知道磷肥进入植物身体后的情况,就在植物的肥料里加进一点放射性同位素磷-32,和普通的磷-31混在一起,它们就成了肥料在植物体内的示踪剂。

因为,对植物来说,并不能区别出这两种磷有什么不同。

在施过肥料以后,植物对这两种磷一样看待,将它们加以吸收并转化成营养物。带有放射性标志的磷与肥料中的普通磷混杂在一起,被植物的根部吸收,通过茎再被送到叶片和果实部分。这些放射性同位素,就是送入植物体内的肥料侦察兵,就这样地打入植物内部,同时,不断地发出放射性的信号。它们就是肥料的示踪剂。

3.在医学的应用

当代国际医学科学界将原子能、电脑、光纤技术等最新科技应用于医疗事业,建立了生物医学工程,并由此产生了一门现代化医学的新学科——核医学。

首先是显像技术,其次是体外放射分析技术的革新。这种革新虽然开始不久,但已经从基础理论研究转向综合临床研究,对乳腺癌、糖尿病的诊断和治疗,都有重要指导作用。

后来,核医学的应用又得到了进一步发展,将显像与代谢功能结合起来,可对心脏的泵功能、心肌血流灌注、血液通路、心肌代谢、心室壁运动等进行全面观察,成为现代对心脏病研究及诊断中不可缺少的一个重要步骤。

此外,利用放射性核素放出射线的能量来产生电能的“核电池”,为心脏起搏器提供动力。至今,世界上已有许多人使用了核电池心脏起搏器。

临床心脏病学的诊断手段不断增多,除传统的听诊器、心电图和X射线胸片外,现代心脏病学还离不开心导管及X射线心血管造影。但创伤性心导管检查会给病人带来一定的痛苦,并有一定的危险性,不宜重复检查,亦不适合于重症患者。

近年来,非创伤性检查技术,如超声心电图及放射性同位素检查法获得快速发展。后者已逐步形成了临床核医学的一个分支——核心脏学。

由于放射性药物的发展,仪器的改进以及计算机的配合应用,核心脏学临床应用逐渐扩大。

X射线的特征是波长非常短,频率很高。因此,X射线必定是由于原子在能量相差悬殊的两个能级之间的跃迁而产生的。所以,X射线光谱是原子中最靠内层的电子跃迁时发出来的,而光学光谱则是外层的电子跃迁时发射出来的。X射线在电场磁场中不偏转,说明X射线是不带电的粒子流。

1906年,实验证明X射线是波长很短的一种电磁波,因此能产生衍射现象。X射线用来帮助人们进行医学诊断和工业上的非破坏性材料的检查。

自从X射线发现后,医学上就开始用它来探测人体疾病。因为X射线对那些重叠的病变组织难以发现,美国与英国科学家开始寻找一种新的东西来弥补用X线技术检查人体病变的不足。

1963年,美国物理学家科马克通过人体不同的组织对X线的透过率的不同,得出了一些有关的计算公式。这些公式就是CT的理论基础。

1967年,英国电子工程师亨斯费尔德也开始了研制一种新技术的工作。他首先研究了模式的识别,然后制作了一台能加强X射线放射源的简单的扫描装置,对人的头部进行实验性扫描测量,又用这种装置去测量全身,效果是相同的。这个扫描装置,就是后来的CT机。

1971年9月,亨斯费尔德在伦敦郊外一家医院与一位神经放射学家安装了他设计制造的这种装置,开始做头部检查。医院用它检查了第一个病人,试验非常成功。1972年4月,亨斯费尔德在英国放射学年会上首次公布了这一结果,正式宣告了CT的诞生。

CT是一种功能齐全的病情探测仪器。它是电子计算机X射线断层扫描技术的简称。它根据人体不同组织对X线的吸收与透过率的不同,应用灵敏度极高的仪器对人体进行测量,然后将测量所获取的数据输入电子计算机。电子计算机对数据进行处理后,就可以摄下人体被检查部位的断面或立体的图像,发现体内任何部位的细小病变。

但是CT扫描带来的危害来自于射线源,必须引起重视。高能射线源能对人体组织及环境造成不可逆转的破坏,即使是医用的X射线CT,多次的累积使用,X射线依然会对患者被照组织产生一定的影响。

放射治疗是利用放射线如放射性同位素射线和各类X射线治疗机或加速器产生的X射线、电子线、质子束及其它粒子束等治疗恶性肿瘤的一种方法。

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