关于核物理学在各领域中的应用分析

关于核物理学在各领域中的应用分析

何皓宇

成都市田家炳中学高中2014级5班610061

摘要：物理学作为一门高深的学科，在不断发展的进程中，真正能够在核物理方面拥有先进技术的国家很少。在进行核物理技术的研究和应用中，首先必须要对核物理的基础有一个明确的把握。在不断的努力和探索下，核物理学家在核聚变以及核裂变技术等方面有了突飞猛进的进展，从而带动了我国核物理学的发展。发展至今，和物理技术被广泛的应用于军事、经济、医疗卫生、工农业等多种领域。基于此，本文详细分析了核物理学在工农业领域、能源领域以及医疗卫生领域的实际应用。

关键词：核物理学；各个领域；应用

核物理学也叫做原子核物理学，它在整个物理学中占据着不可替代的作用，是物理学的重要支点，它研究的是核能以及次原子粒子和相互之间的关系。发展至今，核物理学早已成为了在军事、政治以及科技等多种领域得到广泛应用的重要学科，也和我们的日常生活息息相关，对核物理学的实际应用展开研究，具有了重要的意义。

一、核物理学在工农业的应用

（一）核物理学在工业中的应用

针对60Co源产生的γ射线进行辐射加工，便可引发高分子材料间实现聚合和降解，从而引发生物体的遗传变异。目前，辐射加工技术已经在优质电线电缆制备、热收缩材料、发泡材料、人造皮肤以及高效电池隔膜等多种方面得到应用，此外，还可以运用其实现木材和磁带之间涂层固化，完成纺织品性能的改造等。近年来，该技术在食品辐射保鲜灭菌中也得到了深刻的发展和广泛的应用。伴随着同步辐射技术的进一步深入，还产生了同步辐射光刻机等，可以勇气加工微型齿轮等。

（二）核物理学在农业中的应用

在农业生产方面，核物理学的应用主要是同位素示踪技术，该技术被广泛的应用于土壤肥料的研究上，土壤作为最重要的农业生产活动的基础，所有农业活动都离不开土壤，土壤会对农作物的生长和发育产生直接的影响，进而影响弄作业的产量。所以，通过核物理学技术，针对土壤的存效养分以及性质进行研究，是土壤改良的关键，也是培肥技术研发的保证，只有保证了土壤的养分，才能够真正的保证农作物的营养，实现农业增产的目的。

二、核物理学在能源领域的应用

（一）核电站

核电站实际上是对核能进行了充分的利用，将铀、钚等作为核燃料，能够有效的保证在裂变过程中，核能能够完全的转换成为电能。不同于核武器，核电站由于运用的铀仅仅只占所有核燃料的5%不到，而不存在核爆炸的隐患。

和传统的能源作比较，核电的优势是显而易见的，它不同于化石燃料，不会排放污染物，相对来讲，对环境没有太大影响。此外，核燃料的能量密度高，从而保证了其高效率；核电作为一种安全的能源，其能够引发事故的可能性是非常低的。事实上，发展至今，核电站早已成为了很多国家电力的主要来源，应用最广泛的当属法国了，其核电发电量在其总发电量中占据了75.2%的比重。

（二）核电池

核电池也叫做放射性同位素电池，它的基本原理是：通过对同位素在放射性衰变中产生的载粒子的充分运用，而产生电离效应、光效应以及热效应，最终产生电能。值得注意的是，这里所说的载粒子包含了α粒子、β粒子以及γ射线等。现如今，得到最广泛应用的当属温差式核电池了，它的最要优势便是质量轻盈、体积娇小，但寿命比较长，能源的来源稳定性好，并不会被外在因素所干扰。也正是这些特点保证了其能够在一系列复杂多变的环境中得到应用。不管不是极地，还是深海，或者是在常年积雪的高原、荒漠等恶劣条件下，只要能够构建导航站气象站，便能够使用核电池，一旦被使用，不需要经常性的维修，甚至长年不维修更换都可继续运作。在生活上，核电池也可以被广泛的应用于手提设备中，保证了无需反复充电，也无需经常性的更换电池；在医疗卫生领域，被广泛的应用于心脏起搏器中。

三、核物理学在医疗卫生领域的应用

最早可追溯到1895年，由德国物理学家首先发生了x射线，从而为医学带来了深远的影响。现如今，与核物理学相关的技术，已经被广泛的应用于医疗卫生领域，具体来看，在医疗卫生方面的应用，表现在三个方面，即核医学诊断、核物理治疗技术以及卫生防护。

首先，核医学诊断主要是通过对放射性核素的运用，使其参与到人体代谢活动中，将其在人体的行踪、分布情况以及代谢等探测出来，帮助医生做出正确的诊断。伴随着技术的日趋进步，和物理技术在医学诊断方面的应用也在不断的完善和更新。最初通过x射线，实现了扫描成像的目的，也就是CT。后来又有了NMRI核磁共振成像以及单光子发射计算机断层成像等，前者最主要的优点是不会产生辐射损伤，也不会有试剂的入侵，还能够站在分子水平高度上，对患者脏器系统做出诊断。后者一般会和CT结合运用，是一种发射科的检查方式。

其次，治疗方面的诊断实际上是通过辐射生物效应实现的，由于放射性射线具备了杀死癌细胞的功能，所以，运用这一射线，能够破坏病变细胞组织。它的治疗方式包括了内外照射治疗、敷贴治疗等。举例而言，医学治疗中常用的BNCT-硼中子俘获治疗法，这种方式实际上就是核物理学在治疗方面的应用，它通过先为患者注射含有硼的化合物，充分的让癌细胞吸收，之后，再通过硼易对中子进行吸收的特点，运用中子射线进行照射，从而实现了杀死癌细胞的目的，而其这种方式并不会对周围其他细胞造成破坏。

再者，在卫生防护的应用，主要是通过辐射源的消毒杀菌作用，实现了医疗消毒。

综上所述，不难看出，目前我国在关于核物理应用的研究中，结合社会发展的实际需求，越来越朝着军事浓缩化、农业安全化以及工业节约化的方向努力，而对其内涵的研究，也呈现出了日益生活化的趋势，这样的发展方式，符合了国家发展的规律。可见，核物理技术的不断发展，对我们的生活乃至对全世界都产生了深刻的影响。在未来的发展中，和物理技术还会和多种学科之间实现交叉，更好的服务于各个领域。

参考文献：

[1]张伟建.核物理技术在我国医学上的应用[J].科技与产业,2010（3）:42-45.

[2]李钢,侯跃新,李岩,肖丹,杨斌.简述当前核物理研究在我国发展的动向[J].黑龙江科技信息,2013,35:28.

[3]周卫健,卢雪峰,武振坤等.核素分析的加速器质核素分析的加速器质谱仪[J].核技术,2007,30(8):702-708..