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核工程

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核子工程(英语:Nuclear engineering)是工程学的一门分支,是原子核物理学的工程应用层面,主要领域有核电核医学、核子材料学与辐射度量等方面。但也和一些国际性议题有关连,如:核武器核扩散等。[1]

领域

核能发电

核能发电是利用可控核反应来获取能量,从而得到动力、热量和电能的一种科技。

目前最常见的发电方式是利用热核分裂,即以低能量中子(约0.125eV)触发的核分裂反应,绝大部分已商转的核电厂都是以这种方式发电。快核分裂则是以高能量中子(约数个MeV)触发,快滋生反应器即是这种类型。也有些重核会自发裂变放出能量,通常能以中子进行核分裂反应的核种都有极低的几率自发裂变,放射性同位素热电机则是这种类型。效能比核裂变高的核聚变发电技术已经在国际热核聚变实验反应堆进入测试阶段,但仍要改进控制技术,研发耐高温部件,令反应堆可长时间安全运作。 中国截到2017年7月有36座正在运转的核子反应堆,在2016年核电占整体供电比例3.6%。台湾2016年核电占整体供电比例为13.7%[2]。 在美国,约19%的电力是由核能供应。[3]美国能源部国家实验室与美国核工业企业负责此一区块。美国核工业的发展是朝向经济性、安全性与防止核扩散的目标迈进。研究目标包含核燃料与燃料循环、第四代核子反应堆与新式核武器设计方案

  • 核能发电厂
    核能发电厂
  • B-61热核武器装备
    B-61热核武器装备

医学物理

医学物理领域包含核医学、核医药物、放射线疗法保健物理医学造影等。[4]X射线机磁振造影正电子断层扫描中子捕获治疗都属于医学物理的范畴。

  • 一位男性头骨X光影像
    一位男性头骨X光影像
  • 头部磁振造影扫描
    头部磁振造影扫描
  • 正电子扫描
    正电子扫描

核子材料学

核子材料学专注于两个主要领域:核燃料与具天然放射性或可受激成具放射性的材料。燃料方面是改进反应堆内部核燃料的使用;材料方面则是改善反应堆与粒子加速器材料结构屏蔽、辐射工作人员防护措施等。

辐射度量与剂量学

核工程学家与放射科学家专注于辐射侦测系统与游离辐射测量上,并用以改善核造影技术。研究包含侦测系统设计、辐射分析、辐射安全与屏蔽、辐射量度与核辐射造影系统等。

  • 中子侦检器
    中子侦检器
  • 核子检光器对着沥青铀矿测量
    核子检光器对着沥青铀矿测量

农业

核子工程在农业上的应用包含加速变种(即给植物照大量辐射强迫其发生突变,再留下好的突变使之产生更多后代),追踪肥料(即在肥料里渗一些放射性同位素,像-15,然后就可以依侦测到的辐射量追踪肥料的去向)[5]和害虫控制(即利用辐射使一些虫不具有生殖能力,再野放这些虫使之和外面的虫交配,以减少虫的数量)[6]

其他

在工业上会利用放射性同位素侦测混和程度、流速、外泄、磨损或是腐蚀状况[5]。比方说,在甲物质中渗一些放射性同位素,再和乙物质混和,然后侦测混和物的放射性分布即可得知甲物质和乙物质的混和状况。这样的测试只使用少量短半衰期的放射性同位素,对环境的影响微乎其微[5]。此外,烟雾侦测火灾警报器使用镅-241侦测烟雾,不沾锅在制作程中使用辐射改变分子结构[7]钴-60产生的伽马射线常用于消毒[8],食物在经过钴-60和铯-137的伽马射线照射之后可以保存比较久[9]

相关组织

参见

参考资料

  1. ^ Journal of Petroleum Engineering and TechnologyJournal of Petroleum Engineering and Technology. JoPET. [2011-03-20]. (原始内容存档于2020-11-09). 
  2. ^ 各國核電發展. [2018-05-11]. (原始内容存档于2018-05-11). 
  3. ^ 存档副本. [2013-01-26]. (原始内容存档于2011-05-11). 
  4. ^ 存档副本. [2013-01-26]. (原始内容存档于2014-04-08). 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 The Many Uses of Nuclear Technology. [2018-05-10]. (原始内容存档于2021-01-28). 
  6. ^ Sterile insect technique. [2018-05-10]. (原始内容存档于2021-03-05). 
  7. ^ Improvements in the quality of industrial products. [2018-05-10]. (原始内容存档于2020-01-20). 
  8. ^ Gamma Irradiation Processing. [2018-05-10]. (原始内容存档于2021-01-16). 
  9. ^ Food Irradiation: What You Need to Know. [2018-05-10]. (原始内容存档于2017-01-29). 

延伸阅读

  • Gowing, Margaret. Britain and Atomic Energy, 1939-1945 (1964).
  • Gowing, Margaret, and Lorna Arnold. Independence and Deterrence: Britain and Atomic Energy, Vol. I: Policy Making, 1945-52; Vol. II: Policy Execution, 1945-52 (London, 1974)
  • Johnston, Sean F. "Creating a Canadian Profession: The Nuclear Engineer, 1940-68," Canadian Journal of History, Winter 2009, Vol. 44 Issue 3, pp 435-466
  • Johnston, Sean F. "Implanting a discipline: the academic trajectory of nuclear engineering in the USA and UK," Minerva, 47 (2009), pp. 51–73

外部链接

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