放射性同位素与核材料 核技术多种用途介绍-工业中使用的放射性同位素

科学和工业以各种方式使用放射性同位素来提高生产率，在某些情况下，还可以获得其他方式无法获得的信息。密封放射源用于工业射线照相、测量应用和矿物分析。

自然衰变原子的属性，即放射性同位素，导致了它们在现代生活的许多方面的多重应用核技术的多种用途)。

工业示踪剂

制造商使用放射性同位素作为示踪剂来监测流体流动和过滤，检测泄漏，并测量发动机磨损和工艺设备腐蚀。可以检测到少量的短寿命同位素，同时环境中没有残留物。通过向各种工艺中使用的材料中添加少量放射性物质，可以研究包括液体、粉末和气体在内的各种材料的混合和流速，并找到泄漏点。放射性示踪剂在工业中被广泛用于调查过程和强高效率的地方，以及通过工艺优化可以带来物质利益的地方，例如在沉积物运输中，它们特别有用。放射性示踪剂也用于石油和天然气工业，以帮助确定油田的范围。

探伤检查

放射性材料被用于检查金属零件和一系列行业焊接的完整性。工业γ射线照相术利用各种类型的辐射在不同程度上穿透材料的能力。伽马射线照相的工作方式与机场x光检查行李的工作方式非常相似。生产x光所需的机器体积庞大，而生产有效伽马射线所需的只是密封钛胶囊中的一小片放射性物质。放射源放在被筛选物体的一侧，一些摄影胶片放在另一侧。伽马射线像x光一样，穿过物体，在胶片上产生图像。正如x光显示骨头断裂一样，伽马射线显示金属铸件或焊接接头有缺陷。该技术允许在不损坏的情况下检查关键部件的内部缺陷。

使用x光机时，可以将待扫描的物体带到x光源并进行射线照相。放射性同位素的最大优势在于，当需要检查时，它们可以被带到现场——而且不需要电力。然而，在使用和其他时候都必须适当地屏蔽。

伽马射线照相技术是一种无损检测方法，用于验证流体容器、管道或关键结构元件上灌注混凝土和焊缝的完整性。伽马射线照相技术的独特特性使得该技术成为许多行业的重要工具。例如，为了检查新的石油或天然气管道，在管道外侧的焊缝上贴上特殊的薄膜。一种叫做“管道爬行器”的机器将屏蔽放射源沿着管道内部运送到焊缝位置。在那里，放射源被远程曝光，并且在胶片上产生焊缝的射线照相图像。这种薄膜后来被显影，并检查焊缝是否有缺陷。

伽马射线照相技术已经在核心工业应用之外得到应用，该技术在2015年4月尼泊尔发生毁灭性地震后成功应用。无损检测用于测试关键建筑物的完整性例如学校和医院，以及历史景点。此后，日本和马来西亚都支持原子能机构的一项倡议，即在自然灾害后更广泛地使用无损检测来检查民用结构。

估计含量

放射(通常是伽马)源被广泛应用于所有必须检查气体、液体和固体含量的行业。国际原子能机构估计，全球范围内有数十万个这样的仪表在工业上使用。他们测量被材料吸收的辐射源的辐射量。

使用放射性同位素精确测量厚度的能力被广泛用于生产板材，包括金属、纺织品、纸张、塑料和其他材料。

放射性同位素密度计用于液体、粉末或固体的自动控制非常重要的地方，例如在洗涤剂制造中。

放射性同位素仪器有三个优点:

1. 可以在不与被检查的材料或产品发生物理接触的情况下进行测量，这增加了操作环境的范围并减少了检查时间。
2. 同位素源几乎不需要维护。
3. 成本/收益比率非常高。

工业上使用的核子测量仪有两大类:固定式和便携式。固定式通常用于生产设施——矿山、工厂、石油和天然气平台——作为控制和监控生产过程质量的一种手段。例如，在北海，有时使用固定的核子仪来确定分离器容器内的条件，并监测分离气流中的残余油含量。

核子测量仪也用于煤炭工业。料斗中煤的高度可以通过沿一侧在不同高度放置高能伽马源来确定，聚焦准直器引导光束穿过负载。放置在光源对面的探测器记录光束的中断，从而记录料斗中的煤的高度。

一些制造塑料薄膜的机器使用放射性同位素测量β粒子来测量塑料薄膜的厚度。胶片在放射源和探测器之间高速运行。探测器信号强度用于控制塑料薄膜厚度。

在造纸过程中，β测量仪用于以高达400米/秒的速度监控纸张厚度。

当放射性同位素的辐射强度被束中的物质降低时，一些辐射被散射回辐射源。“反向散射”辐射的量与光束中材料的量有关，这可以用来测量材料的特性。该原理用于测量不同类型的涂层厚度。

便携式仪表在农业、建筑和土木工程中有应用。例如，便携式仪表可用于确定农业用地上土壤的压实程度，或路面摊铺混合料中沥青的密度。

中子射线照相是一种类似于x光和伽马射线的无损检测技术。来自研究反应堆的中子可以与样品中的原子相互作用，导致伽马射线的发射，当分析特征能量和强度时，可以确定存在的元素类型和数量。

碳定年

分析特定天然放射性同位素的相对丰度对于确定地质学家、人类学家、水文学家和考古学家等感兴趣的岩石和其他材料的年龄至关重要。

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