核技術

核技術誕生於20世紀初，自1896年H.貝可勒爾發現了鈾鹽的放射性後，隨着鐳和釙以及人工放射性的發 現，原子核模型的建立，同位素示蹤概念的引入等，隨即將核科學技術的開創性知識投入應用，如夜光粉用於鐘錶業，X射線用於醫學診斷，同位素示蹤用於分析化學，鐳應用於癌症治療等。20世紀30—40年代，反應堆、加速器和各種新型輻射探測器的研製成功，核技術得到迅速發展。軍事上製成了原子彈和氫彈；能源工業方面，世界各國建造了大量的核電站；工業、農業、醫學、地質、材料、考古、法學等領域都有核技術的貢獻。到20世紀70年代，由於受到一些發達國家反核力量的抵制以及公眾對放射性的非理性恐懼，核技術的發展及其應用受到一定程度的影響。然而，由於核技術的不可取代性及其重大的經濟效益和社會效益，到了20世紀末又恢復了發展的勢頭。 ^[2] 

l1895年倫琴發現X射線 ^[3] 

l1896年貝可勒爾發現鈾的放射性質

l1898年居里夫人發現釙和鐳

l1923年Hevesy首先用天然放射性212Pb研究鉛鹽在豆科植物內的分佈和轉移。提出“tracer”的概念。

l1928 Geiger & Muller 提出測定電離輻射的方法，蓋革、彌勒發明了為電離輻射計數的蓋革-彌勒計數器。

l1930年勞倫斯製成的第一台迴旋加速器

l1932 Anderson發現positron（正電子），J.Chadwick發現neutron（中子） 。

l1934年，約里奧·居里和伊麗芙·居里第一次得到人工放射性物質，Enrico Fermi 利用中子產生放射性同位素。天然放射性同位素只有40幾種，而今人工製造的放射性同位素已達1000多種。

l1938 Hahn等發現235U核裂變。

l1939 Pierre Curie和Fermi發現鏈式核反應。

l1942年 Enrico Fermi在芝加哥大學展示第一個核子反應堆（我國19？？）。

l1945年 原子彈（我國1964）。

l1948 Hofstadter開發用於Gamma探測的碘化鈉晶體，scintillation counter誕生。

l1952 氫彈（我國1967）。

l1955 核潛艇（我國1971）

l1957 核電站（美國60MW）,（我國1983秦山一期開工，自主設計）。

是當代最主要的尖端技術之一；是社會現代化的標誌之一。 在當代高新技術（6項）中，佔有重要份額 ^[4]  。

電子信息技術、生物技術、新材料、新能源、海洋技術、航天技術。

1993年，美國核技術的非動力應用對美國經濟的貢獻達到2570億美元，是核電的3.5倍，佔美國GDP的3.9%，並創造了370萬個就業崗位，是核電的3.5倍。

2004年，中國核技術總產值400億元人民幣。隨後5年達到1000億元人民幣，並長期保持在15%以上的增長速度。

核技術是指在原子核物理現象基礎上發展起來的，利用原子核反應堆、粒子加速器、放射性同位素和核粒子探測器等各種核物理設備和核實驗方法為各個部門服務的一門新興技術 ^[5]  。

廣義的核技術：研究和應用與“核”有關的技術

具體的核技術核武器、核能源、核動力、…..

核武器——核變（裂變、聚變） 及生化效應 ^[3] 

核能與核動力（核工程）——反應堆、熱工

核技術（非動力核技術）——同位素與輻射技術

核武器：利用能自持進行核裂變或聚變反應釋放的能量，產生爆炸作用，並具有大規模殺傷破壞效應的武器的總稱 。

核武器包括：

第一代 原子彈

第二代 氫彈

第三代 中子彈

第四代 核定向能武器

1個235U原子裂變釋放的能量：200MeV ^[1] 

1g235U原子裂變釋放的能量：8.2×1010J（2.58t優質煤或20t TNT）

1g燃料核聚變所產生的能量約為核裂變相應能量的4倍

核反應堆是使核能以可控方式釋放的裝置

1942年，以費米為首的一批科學家在美國建成了世界上第一座“人工核反應堆”，首次實現了人類歷史上鈾核的可控自持鏈式裂變反應。

1954年在庫爾恰托夫的主持下，蘇聯建成了世界上第一座核電站——奧布靈斯克核電站。從此，核電站便在世界各地蓬勃發展起來。

1985年，我國第一座自行設計建造的核電站是秦山核電站,位於浙江省海鹽縣杭州灣口岸

優點：原料少；污染少。

核電在全國電力中的比重只有1%強。 2020年可望達到4%（4000萬千瓦）。 今後幾十年核電的發展是以壓水堆為主的核裂變能發電。（東南沿海各省） 。21世紀下半葉，受控熱核聚變能有可能開始作貢獻。

1、非動力核技術（按技術特徵劃分）

核成像技術

核分析技術：離子束分析、背散射分析技術、中子活化分析、電子掃描探針分析、X射線熒光分析（原位分析、全反射、同步輻射….）

核檢測技術

輻射工藝

核年代學

支撐技術

2、非動力核技術（按領域劃分）

核農學

核醫學

核分析

（工業）核檢測

輻射加工

食品、衞生

其它

到2002年底，中國已累計育成突變品種638個，超過世界各國輻射誘變育成品種總數的四分之一； Ø輻射誘變良種年種植面積約佔中國各類作物種植面積的10%； 輻射誘變良種作物每年為中國增產糧食近40億公斤、棉花1.5~1.8億公斤、油料0.75億公斤 ^[3]  。

近10年來，中國利用同位素示蹤法，增產糧食19億公斤，創經濟效益28億元； 中國自60年代以來，先後對10多種害蟲進行輻射不育研究； Ø近年來對柑橘大實蠅的人工飼養與釋放試驗，取得了成功。

同位素示蹤：將可探測的放射性核素添入化學、生物或物理系統中，標記研究材料，以便追蹤發生的過程、運行狀況或研究物質結構等的科學手段

4500餘人從事核醫學的研究應用，15000餘人從事放射治療工作； Ø大城市的中心醫院已普遍建立了核醫學科； 每年核醫學檢查超過80萬人次，治療1000萬人次； Ø40多家有關的生產企業可以供應1000餘種放射性同位素和製品。

醫學CT（MCT）

X射線斷層掃描（XCT）

核磁共振CT（NMR-CT）

正電子發射CT（PET）

同位素單光子發射CT（SPECT）

康普頓散射CT（CST）

穆斯堡爾效應CT

工業CT（ICT）

X射線CT

伽瑪射線CT

核成象技術的共同原理：利用與核有關的物理量在被測對象中的衰減規律或分佈情況，獲得物體內部的詳盡信息，通過電子計算機對這些信息作快速處理，最終重建被測物的內部圖象。

它們的數據獲取部分，從物理原理到具體結構均可相距甚遠；但它們的數據處理部分．則都基於計算機信息處理和圖象重建技術。

把極少量的待分析樣品經中子源照射後,不同的核素變成其對應的放射性同位素,這些放射性核素一般發生β衰變或軌道電子俘獲（E.C），放出一定能量的強度的射線。通過測量這些射線的能量和強度，從而就可確定出待測元素的種類和含量 ^[6]  。

X射線熒光分析（ED、WD、TR）

粒子誘發熒光分析（P、e）

微束（微區）分析

中子活化分析

粒子束分析

背散射分析

1967年，美國的測量員5號空間飛船發回月球表面土壤的背散射分析結果。

各種料液濃度的在線檢測和控制。也可通過密度而間接測定出料液中某種成分的含量、以及兩種物料的本比等。

例如：選礦工藝中礦漿和浮選液濃度的在線檢測和控制；油田和石油化工過程中油品含水率的測定；選煤廠選煤液密度的檢測和控制；化工廠酸、鹼、鹽的濃度以及各種成分配比的在線檢測；造紙廠紙漿濃度的測定和控制；江河中水流含沙量的測定 ^[4]  。

輻射工藝（輻射加工）

食品保鮮： g輻照滅菌

輻射消毒： g輻照滅菌

輻射育種： g 輻照導致遺傳基因變異、重離子輻照

輻照治療：放射性治療

輻照交聯：輻照活化

輻照降解：輻照活化

電子脱硫、脱硝

輻射加固

地質時代

考古

文物鑑定

核技術方法學及其在交叉學科中的應用對自然科學的發展作出了重要貢獻，20世紀多項諾貝爾物理學獎和化學獎的研究成果都與核技術有關，如同位素示蹤技術及活化分析、碳–14法定年、穆斯堡爾效應的發現、中子散射與中子衍射技術、放射免疫法、用C示蹤發現了光合作用等。世界上已有100多個國家開展核技術的研究、應用和開發，在不少發達國家已形成了相當規模的產業。 ^[2] 

核技術最為重要的社會效益就是拯救了成千上萬人的生命。加拿大生產的鈷－60放射源已使全世界癌症患者總共延長了10年的壽命。核技術是早期診斷冠心病、某些癌症和腦功能障礙的重要手段。利用輻射處理廢氣、廢水和廢渣是實現變廢為寶和環境治理的一條有效途徑。核技術在農業、食品保藏、醫療保健、工業和水文學方面都有重要應用。國際原子能機構的一份評述報告指出：“就技術影響的廣度而論，可能只有現代電子學和信息技術，才能和它（核技術）相比。” ^[2] 

2022年9月21日，國家原子能機構在北京發佈核技術應用領域十件大事 ，分別是《醫用同位素中長期發展規劃（2021－2035年）》發佈等入選 ^[7]  。