我國放射性同位素制備技術的發(fā)展

黃 偉，梁積新，吳宇軒，吳久偉，羅志福

(中國原子能科學研究院 同位素研究所，北京 102413)

放射性同位素是指具有不穩(wěn)定原子核，能自發(fā)地放出射線(α、β、γ等)的同位素，它作為核技術應用的源頭之一，其應用遍及國防、工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)學和科學研究等各個領域，其生產和供應直接影響到國家安全、國民經濟的發(fā)展和人民健康水平的提高。

按用途分類，放射性同位素分為醫(yī)用同位素、工業(yè)用同位素、科研用同位素等。常用醫(yī)用同位素包括11/14C、18F、32P、64Cu、67Ga、89Sr、99Mo(99mTc)、111In、123/124/125/131I、153Sm、177Lu、201Tl、223Ra等；常用工業(yè)用同位素有57Co、60Co、63Ni、68Ge、90Sr、131Ba、147Pm、192Ir、238Pu、241Am等；常用科研用同位素有3H、14C、15N、32P、35S等。

放射性同位素的生產方式有多種，利用反應堆輻照生產，如3H、14C、32P、60Co、63Ni、89Sr、99Mo、125/131I、131Ba、153Sm，177Lu、192Ir、238Pu等；也可以由加速器帶電粒子轟擊靶件生產，如11C、18F、57Co、64Cu、68Ge、111In、123I、124I、201Tl等；還可以從乏燃料中提取，如90Sr、147Pm、241Am等。另外還可以從發(fā)生器獲得，如99Mo-99mTc發(fā)生器、68Ge-68Ga發(fā)生器等。反應堆中子注量率高(美國橡樹嶺國家實驗室高通量堆達～1016n/cm2·s)，可以大量生產多種放射性同位素，為同位素生產的主要途徑[1]。加速器可用于生產缺中子同位素，是放射性同位素生產的另一種重要方式。

本文對我國放射性同位素制備技術的發(fā)展進行簡單回顧，重點回顧近三十年來放射性同位素制備技術的發(fā)展情況，分析當今我國在放射性同位素生產方面存在的問題，并為今后該領域的發(fā)展提出建議，以期促進我國放射性同位素技術的發(fā)展，從而進一步促進核技術應用行業(yè)的發(fā)展。

1 國內放射性同位素需求

放射性同位素在國民經濟發(fā)展中起著非常重要的作用，廣泛用于工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)學以及國防等領域。放射性同位素在醫(yī)學上的應用最廣泛，18F、32P、89Sr、99mTc(99Mo)、125I、131I等制成的放射性藥物在核醫(yī)學臨床診斷、治療方面發(fā)揮了巨大作用。2017年，我國有超過210萬人次使用99mTc藥物進行疾病診斷，有超過60萬人次使用32P、89Sr、131I等進行治療[2]。使用60Co、137Cs、192Ir、241Am等制成的放射源在工業(yè)領域也得到了大量應用并形成了一定的產業(yè)規(guī)模[3-4]。

據(jù)統(tǒng)計，我國常用放射性同位素18F、60Co、89Sr、99Mo、125I、131I、192Ir等的年總消耗值近10億元(數(shù)據(jù)為筆者根據(jù)每種同位素的使用量乘以其單價計算而得)，其下游產業(yè)(同位素制品、核醫(yī)學等)總產值能達到數(shù)百億元[5]。盡管我國具有可用于同位素生產的反應堆、一些重要同位素的生產線與相關的生產技術，然而由于多種原因，目前國內反應堆生產同位素除了60Co和131I外，其他同位素均完全依賴于進口。表1為2014年我國反應堆生產放射性同位素進口情況[6]。

目前我國每年可利用秦山三期CANDU堆生產600萬Ci60Co，滿足國內大部分市場需求，但尚需從國外進口11.8萬Ci高比活度60Co用于醫(yī)用伽馬刀。表1中其他同位素品種的進口放射性活度可視為國內市場需求。我國每年進口的醫(yī)用放射性同位素中99Mo(99mTc)的放射性活度最大，約占所有進口放射性同位素總活度的63.02%，131I占33.34%，125I占3.15%。

表1 2014年我國幾種重要放射性同位素進口情況Table 1 Imported radiactivity of some important radioisotopes in 2014

近10年來，國內核醫(yī)學上正電子發(fā)射型計算機斷層顯像(PET)發(fā)展非常迅速，2017年，國內有正電子顯像設備(含PET、PET/CT等)307臺，PET顯像病例數(shù)超過52萬[2]。國內醫(yī)用小型回旋加速器的安裝已超過了110臺(截止到2017年12月)，主要用于11C、18F、13N、64Cu等核素的生產，基本能滿足國內PET技術發(fā)展的需求[2]。

2 1958—1988年期間我國放射性同位素制備技術發(fā)展簡況

新中國同位素事業(yè)開創(chuàng)于“一堆一器”建成的1958年，迄今已有六十年了。在1958年至1988年的前三十年期間，在反應堆與加速器生產同位素制備技術方面取得過很大的進展。

在反應堆生產同位素制備技術方面，1958年9月，依托中國原子能科學研究院(簡稱原子能院)的第一座重水反應堆，成功研制了24Na、32P、60Co等33種同位素，開創(chuàng)了中國放射性同位素制備技術的先河[1]。1967年，原子能院開始向各行各業(yè)供應14C、131I、32P等同位素。70年代，原子能院首次供應臨床用99mTc發(fā)生器(由堆照MoO3生產)和113Sn-113Inm發(fā)生器[1]。1977年，酒泉原子能聯(lián)合企業(yè)為利用乏燃料中放射性同位素，建成放射性同位素研制生產設施和90Sr、137Cs、147Pm中試車間。1980年，中國工程物理研究院(簡稱中物院)開始利用輕水堆生產99Mo、131I、24Na、32P、198Au、153Sm等放射性同位素[3]。1982年，中國核動力研究設計院(簡稱核動力院)建成放射性同位素生產設施，利用高通量堆和輕水堆先后研制生產131I、125I、32P、89Sr等放射性同位素。1982年，北京師范大學與原子能院合作利用重水堆輻照鋰化合物制備18F[7]。

在加速器生產同位素制備技術方面，20世紀60～70年代，原子能院利用回旋加速器試制22Na、54Mn、57Co、88Y、109Cd等放射性同位素。20世紀80年代，四川大學原子核科學技術研究所依托國產回旋加速器和CS-30回旋加速器先后研制211At、123I、111In、57Co、98Tc、201Tl、109Cd、178m2Hf等放射性同位素[8]；同期，原子能院、北京師范大學利用回旋加速器研制了211At、123I等放射性同位素[9]，中國科學院近代物理研究所利用1.5 m回旋加速器研制了57Co、109Cd等放射性同位素[10-11]。

3 近三十年我國放射性同位素制備技術的發(fā)展

從1988年《同位素》雜志創(chuàng)刊至今，又過去了30年。隨著國家各項事業(yè)的發(fā)展，我國同位素制備技術又得到了較大的提高，具體進展如下。

3.1 反應堆生產同位素的制備與生產

堆照同位素制備技術主要在百萬居里級工業(yè)用60Co制備技術、裂變99Mo的制備工藝研究、125I產能建設的提升、新型治療用核素177Lu制備技術等方面取得了較顯著的成就。

3.1.160Co的制備

60Co半衰期為5.272 a，發(fā)射β-和γ射線，β-射線的最大能量為0.315 MeV，γ射線的能量有1.173和1.332 MeV兩種。60Co放射源在農業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學等方面應用廣泛，可用于輻射育種、食品保藏與保鮮、無損探傷、輻射消毒、輻射加工、厚度與密度的測定以及癌和腫瘤的放射治療等。

2010年上海核工程研究設計院從堆芯核設計、調節(jié)棒組件結構設計、安全分析等方面，論證了CANDU型重水反應堆用鈷調節(jié)棒組件代替不銹鋼調節(jié)棒生產60Co的可行性[12]。2011年，同輻公司與原子能院等單位合作共同開發(fā)了以秦山核電站CANDU重水堆為輻照平臺、輻照59Co調節(jié)棒生產工業(yè)用60Co的技術，并在原子能院內建設百萬居里級60Co的生產線[13]，成功掌握了完全自主知識產權的萬居里級工業(yè)用60Co生產技術，形成了年產可達600萬Ci60Co的生產能力，滿足國內約70%的市場需求，并部分出口東南亞市場。中國廣核集團有限公司(簡稱中廣核)正在開發(fā)基于壓水堆生產工業(yè)用60Co的技術。目前國內用于醫(yī)用伽瑪?shù)吨委熢O備的高比度60Co仍需要進口，同輻公司已于2017年3月獲批開發(fā)基于重水堆大批量生產醫(yī)用高比活度60Co的制備技術。

3.1.2醫(yī)用99Mo的制備

99Mo半衰期65.94 h，通過β衰變生成99mTc。99mTc半衰期為6.02 h，發(fā)射140 keV單光子，99mTc放射性藥物廣泛用于臨床上各類疾病的診斷，其使用量占核醫(yī)學診斷的70%以上。99mTc主要經99Mo-99mTc發(fā)生器獲得。

99Mo的制備方法有很多種，但主要制備途徑是從235U裂變產物中提取，該方法得到的99Mo比活度高，有利于99Mo-99mTc色層發(fā)生器的制備，其得到的99mTc標記藥物診斷圖像的質量高，世界上有關99Mo制備方法的研究主要集中在裂變99Mo的生產，我國在裂變99Mo制備方面也具有豐富的研究經驗。20世紀80年代，原子能院曾采用10%235U-Mg彌散體靶件生產裂變99Mo，建立了低濃鈾(LEU)生產居里級裂變99Mo的工藝。20世紀90年代初，原子能院建成百居里級裂變99Mo生產線，從反應堆輻照高濃鈾U-Al合金靶件的鈾裂變產物中提取99Mo，批產量達到150 Ci(生產結束時，EOP)，部分替代了進口[14-15]。由于諸多原因，雖在2002年4月停止了裂變99Mo生產，但生產活動持續(xù)了十多年，在靶件制備、靶件溶解、分離純化方面積累了豐富的經驗。

應用溶液堆生產裂變99Mo是通過分離運行一段時間后溶液堆燃料中的裂變99Mo來生產。在生產過程中不需要制備靶件，高濃鈾可以在堆芯燃料中循環(huán)使用，生產過程中具有高濃鈾利用效率高和放射性廢物體積小等優(yōu)點，但如何保證運行過程的安全和產品質量需要得到關注。核動力院自1999年起開展了許多研究工作[16]。

上世紀后期核動力院利用中國高通量工程試驗堆(HFETR)輻照98Mo靶件生產99Mo，進而制備凝膠型99Mo-99mTc發(fā)生器[17]，進行了多年凝膠型99Mo-99mTc發(fā)生器商業(yè)生產活動，滿足了國內部分市場需求，目前暫停了生產。

近年中物院從俄羅斯引進了99Mo生產技術，采用中國綿陽研究堆(CMRR)通過輻照高濃鈾靶件生產裂變99Mo，批產量50 Ci，年產量約2 000 Ci，正在進行設備、工藝調試以及生產準備，即將正式投入生產。

原子能院自2014年，開展了電沉積LEU-UO2靶件與LEU鈾箔靶件制備千居里級裂變99Mo的工藝研究，已完成了工藝設計、靶件制備、靶件溶解、裂變99Mo分離純化等工藝研究，突破了兩種LEU靶件生產裂變99Mo的關鍵技術[18-20]。

3.1.3131I的制備

131I半衰期8.02 d，發(fā)射β射線(99%)和γ射線(1%)，β射線最大能量為0.606 MeV，主要γ射線能量為0.364 MeV。131I具有診斷和治療的雙重功能，主要用于甲狀腺疾病及其腫瘤的診斷和治療特別是甲亢和甲癌的治療，也用于其他疾病的診斷和治療。

131I可從裂變產物中提取，也可用Te金屬或TeO2為靶材，經堆照方式生產。與裂變131I相比較，以Te為靶材獲得的131I產品純度高，沒有α雜質和其他裂變產物的污染，世界上許多國家都采用此方法。我國從20世紀90年代中期開始了堆照TeO2干餾生產131I工藝研究，原子能院和核動力院均曾從事過131I的干餾生產，建立了蒸餾裝置并投入實際應用，獲得的Na131I產品提供國內醫(yī)療機構使用[21]，后均停止了生產改為進口。中物院現(xiàn)進行批產量為50 Ci131I常規(guī)小規(guī)模商業(yè)化生產，部分滿足國內需求。

3.1.4125I的制備

125I半衰期59.4 d，通過電子俘獲釋放35.50 keV的γ射線，并伴隨27.20、27.47 keV的X射線。由于半衰期較長、γ射線能量低、無β輻射，對人體組織產生的輻射損傷小，因此125I在核醫(yī)學臨床診斷、生物醫(yī)學研究和125I種子源近距離植入治療腫瘤等方面得到廣泛的應用。

加速器和反應堆均可以生產125I。但加速器生產125I的價格昂貴，產量低，因此加速器生產125I的方法至今未能在實際應用中得到發(fā)展。目前，125I主要由反應堆熱中子輻照124Xe產生的125Xe衰變得到。利用124Xe氣體在反應堆中輻照生產125I的方法有高壓靶筒分批輻照法、連續(xù)循環(huán)回路法和間歇循環(huán)回路法[22]。

原子能院和核動力院都曾進行過高壓靶筒分批輻照法生產125I的研究工作，所得125I放化純度大于98.5%，126I雜質含量接近1.0%。

本世紀初原子能院在3.5 MW游泳池式輕水反應堆(簡稱49-2堆)上建成了生產125I的間歇循環(huán)回路，具備了30 Ci125I批生產能力，Na125I溶液放化純度高于98.0%，125I核純度高于99.99%(沒有檢測到126I)，與進口Na125I溶液指標相當[23]。2008年5月實現(xiàn)正式生產，生產的Na125I溶液已用于國內125I密封籽源生產，替代了進口。

2017年，原子能院在中國先進研究堆(CARR)上建成了125I批生產能力為100 Ci的間歇循環(huán)回路系統(tǒng)[24]，且已經成功通過了驗證試驗。

3.1.514C的制備

14C是純β放射性同位素，半衰期為5 730 a，β射線能量156 keV。14C主要用于標記化合物的制備，14C標記化合物在農業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學等方面具有廣泛用途。

上世紀80年代末，原子能院利用重水堆開展Ba14CO3制備研究，但Ba14CO3比活度低(約120 mCi/mol)。1997年核動力院采用AlN為靶材料，在高通量堆內輻照，采用流體氧化技術提取14C，然后用堿液吸收14CO2，加入鋇鹽進行沉淀得到Ba14CO3，Ba14CO3比活度8.6 GBq/g，14C放射性核純度大于99.0%[25]。2015年，原子能院進行過CARR輻照AlN靶件的研究工作[26]，但后續(xù)的14C提取未見報道。

3.1.6177Lu的制備

177Lu半衰期為6.7 d，發(fā)射β粒子與γ射線，發(fā)射能量為176 keV(12.2%)、384 keV(9.1%)和497 keV(78.6%)的β粒子，還發(fā)射能量為113 keV(6.4%)、208 keV(11.0%)的γ射線。177Lu在體內組織射程短，是一種有臨床應用前景的治療用同位素。

2008年始，原子能院依托49-2堆開展了以176Lu為靶材，通過堆照方式生產有載體177Lu的制備方法研究，所得到的177Lu放射性核純度大于99%，但受反應堆中子注量率低等因素的影響，177Lu比活度較低，約為2 Ci/mg[27-28]。目前國內有中物院、原子能院等多家研究單位開展基于176Yb制備無載體177Lu的研究工作。

3.2 加速器生產放射性同位素

目前，我國在役的專用于同位素制備的加速器有原子能院與比利時IBA公司合作建造的Cyclone-30以及上海安盛科興藥業(yè)公司從IBA引進的同類型加速器，這兩臺加速器可提供能量為15.5～30 MeV的質子，束流強度可達350 μA。我國多家同位素生產商與大型醫(yī)院引進了百余臺小型醫(yī)用回旋加速器，用于11C、13N、15O、18F等“常規(guī)”正電子核素及配套藥物的制備[29]。18F是一種最重要的正電子核素，18F-2-脫氧葡萄糖(18F-FDG)是臨床上使用最廣泛的正電子藥物，用于腫瘤的診斷、分期等，被譽為“世紀分子”。18F的制備通常以18O為靶材料，采用加速器質子轟擊18O而得到[30]。由于“常規(guī)”正電子核素11C、13N、15O、18F等的制備工藝成熟，在此不做介紹。下面主要介紹幾種重要的加速器同位素制備技術的進展情況。

3.2.1123I的制備

123I具有合適的半衰期13.2 h,發(fā)射159 keV的γ射線，是被認為最適合體內診斷用的放射性核素之一，123I藥物廣泛用于心臟、神經系統(tǒng)疾病以及腫瘤的臨床診斷。

2000年中國科學技術大學采用電子直線加速器，用200 MeV電子束照射高純度天然124Xe氣體，通過光核反應得到了少量高純度123I[31]。四川大學在CS-30加速器上用α粒子轟擊天然Sb靶制備123I，采用干餾法分離得到少量放射性核純度98.6%的123I用于實驗動物研究[32]。

2007年始，原子能院與原子高科合作開展了利用Cyclone-30加速器制備123I的研究工作。在Cyclone-30加速器建立了用于制備高純醫(yī)用123I的124Xe氣體靶系統(tǒng)，該系統(tǒng)復雜，主要包括124Xe氣體靶站和與之相連的30 MeV質子束流傳輸線、靶密封窗和束流線真空窗的He冷卻循環(huán)系統(tǒng)、水冷卻系統(tǒng)、靶腔真空系統(tǒng)、124Xe及123I化學處理系統(tǒng)等[33-34]。系統(tǒng)的123I批生產能力可達4 Ci，123I放射性核純度大于99.8%。2017年原子高科已經實現(xiàn)了123I的常規(guī)化生產。

3.2.2111In的制備

111In半衰期為2.83 d，衰變釋放173 keV與247 keV的γ射線，可用作診斷用放射性核素，111In藥物用于腫瘤顯像。

1997年，原子能院采用Cyclone 30加速器制備了111In并用于多肽類似物的標記[35]。2000年北京師范大學用質子轟擊天然Cd靶，用HDEHP萃淋樹脂從輻照后的鎘靶中分離111In，111In放化回收率大于98%[36]。2013年原子高科建立了與北京師范大學相似的天然Cd靶制備111In的工藝流程，得到放射性核純度大于96%的111In[37]。2015年四川大學建立了基于CS-30加速器制備111In的工藝流程，以天然Cd為靶材，電沉積方式制靶，用質子轟擊，經CL-P204樹脂分離，得到了放射性核純度大于99%的111In[38]。

3.2.364Cu的制備

64Cu半衰期為12.7 h，64Cu既進行β+衰變，也進行β-衰變與電子俘獲，可以利用其β+射線進行PET顯像，也可以利用其β-射線進行腫瘤放射治療。由于合適的半衰期與良好的配位化學性質，適于標記多肽與單克隆抗體藥物，有關64Cu藥物應用成為了放射性藥物的研究熱點。

2012年，原子高科建立了基于核反應64Ni(p, n)64Cu、適于Cyclone-30質子回旋加速器的無載體64Cu制備生產工藝流程，包括富集64Ni靶件制備、輻照、溶靶、64Cu的放化分離等，工藝批生產能力大于2 Ci，64Cu放射性核純度大于99.0%[39-41]，現(xiàn)在原子高科已實現(xiàn)了64Cu常規(guī)生產。北京大學腫瘤醫(yī)院近年來也發(fā)展基于小型醫(yī)用回旋加速器的64Cu制備工藝，批生產能力能達到100 mCi[42]。

3.2.489Zr的制備

89Zr是一種新型的醫(yī)用正電子核素，其半衰期為78.4h，衰變模式為：22.74% β+衰變(0.9 MeV)，77.26%電子俘獲(EC)。89Zr具有優(yōu)良的核物理性質，適于放射性核素標記單克隆抗體藥物的制備，有望用于臨床上腫瘤的靶向放療。

2016年四川大學以純度大于99.99%的89Y為靶材，采用磁濺方式將89Y固定于銅靶托上，用13 MeV質子轟擊89Y靶，得到了放射性核純度大于99%的89Zr[43]。2017年原子能院進行了基于Cyclone-30加速器制備89Zr的工藝研究，以純89Y為靶材，制成電鍍靶件與金屬箔靶件形式，以15.5 MeV質子轟擊89Y靶件，得到了放射性核純度大于99.0%的89Zr。

3.2.5其他種類加速器生產同位素的制備

加速器同位素除了上述品種外，國內很多研究者在103Pd、109Cd制備技術等方面也進行了相關研究。1991年，四川大學采用1.2 m國產加速器，以109Ag為靶材，d為入射粒子，制備得到了無載體109Cd[44]。2001年，中國科學院上海原子核研究所用質子轟擊Rh靶，制備得到了無載體103Pd，103Pd放射性核純度大于99.8%[45-46]。

3.3 放射性核素發(fā)生器的制備技術

3.3.199Mo-99mTc發(fā)生器

99Mo-99mTc發(fā)生器(簡稱99mTc發(fā)生器)是最常用的放射性核素發(fā)生器，分色層型99mTc發(fā)生器、凝膠型99mTc發(fā)生器和溶劑萃取型99mTc發(fā)生器。我國在上世紀90年代初期就掌握了色層型99mTc發(fā)生器的成熟制備技術[47]，并轉化為產能，原子高科現(xiàn)有一條繼承于同位素所的色層型99mTc發(fā)生器生產線進行商業(yè)化生產。同期核動力院掌握了凝膠型99mTc發(fā)生器的成熟制備技術并進行了多年的生產活動[17]。2006年，原子能院進行了以PZC為吸附材料的色層型99mTc發(fā)生器制備技術研究[48]。

3.3.268Ge-68Ga發(fā)生器的制備技術

68Ga是一種非常重要的正電子核素，半衰期為68.1 min，發(fā)射β+(90.5%)和1 077 keV γ射線。68Ga藥物廣泛用于炎癥與腫瘤顯像。

68Ga主要來源于68Ge-68Ga發(fā)生器，由于68Ge的半衰期長達270 d，68Ge-68Ga發(fā)生器可持續(xù)使用幾個月，為68Ga的使用提供便利。我國在上世紀90年代開始有68Ge-68Ga發(fā)生器的研究報道。1995年，中科院上海原子核研究所進行了CeO2支持體的制備條件與發(fā)生器的性能研究，以HCl溶液為淋洗液，68Ga收率大于60%[49]。1997年，中科院上海原子核研究所采用自制的SnO2制備了68Ge-68Ga發(fā)生器，以HCl溶液為淋洗液，68Ga收率可達60%[50]。1997年，原子能院研制了以SnO2為吸附劑、HCl溶液為淋洗液的68Ge-68Ga發(fā)生器類型，并考察了發(fā)生器的穩(wěn)定性[51-52]。2011年，原子高科自制SnO2并以之為吸附劑、以HCl溶液為淋洗液，成功研制了活度為20 mCi的68Ge-68Ga發(fā)生器[53]，并實現(xiàn)了商品化供應。

3.3.390Sr-90Y發(fā)生器的制備技術

90Y半衰期為64 h，發(fā)射純β射線，最大β-射線能量2.23 MeV，可用于放射性治療。90Y可通過直接堆照得到，主要來源則是從90Sr-90Y發(fā)生器中淋洗。

1990年原子能院成功研制了色層型90Sr-90Y發(fā)生器，用國產732型陽離子交換樹脂作為吸附材料，用EDTA作為洗脫劑，得到了滿足醫(yī)用要求的90Y，發(fā)生器淋洗效率可達98%[54]。1993年，核動力院也同樣以732樹脂作為吸附材料，采用DTPA作為洗脫劑，進行了90Sr-90Y發(fā)生器的試制[55]。近年來，清華大學等研究單位進行了以聚銻酸為吸附材料的90Sr-90Y發(fā)生器試制工作[56]，但工藝條件尚需完善與驗證。

3.3.4188W-188Re發(fā)生器的制備技術

188Re半衰期為16.9 h，發(fā)射純β射線，最大β-射線能量2.1 MeV，可用于放射性治療。錸的化學性質與锝相似，可以與很多配體絡合制成治療藥物。188Re可通過加速器直接照射186W靶得到，高純188Re則來源于188W-188Re發(fā)生器。

1998年，原子能院采用酸性Al2O3為吸附劑制成了188W-188Re發(fā)生器，以生理鹽水為淋洗劑，得到了放射性核純度和放射化學純度均大于99.0%的188Re[57]。同年，中國科學院上海原子核研究所也研制了以酸性Al2O3為吸附劑的188W-188Re發(fā)生器，得到滿足醫(yī)用要求的188Re[58]，2000年，該研究所成功研制出居里級188W-188Re發(fā)生器，188W最大裝量達1.1 Ci，188Re放射性核純度大于99.9%[59]。

3.4 從乏燃料中提取同位素技術

從乏燃料高放廢液中提取也是獲得放射性同位素的一種方式。高放廢液中含90Sr、137Cs、147Pm以及錒系元素等。90Sr、137Cs、147Pm均可以用于工業(yè)放射源的制備，90Sr還可用于醫(yī)用敷貼器和90Sr-90Y發(fā)生器制備。清華大學等在從高放廢液中提取90Sr、錒系元素等裂變核素方面進行了很多有益的探索[60-61]。

4 我國在放射性同位素制備與生產方面存在的問題

雖然在近三十年我國放射性同位素制備技術的發(fā)展取得了長足進步，但仍存在一些問題，主要表現(xiàn)在以下方面。

4.1 生產能力不足

實現(xiàn)放射性同位素的大規(guī)模化生產，從硬件方面來說，要具有穩(wěn)定運行的反應堆與可正常使用的生產線，反應堆的穩(wěn)定運行以保證靶件輻照，生產線用于放射性同位素的化學分離；從軟件方面來說，要具有同位素生產的成熟技術。

4.1.1放射性同位素生產設施

目前，我國可用于放射性同位素生產的研究堆有7座(其中1座在建)：核動力院的HFETR、岷江堆(MJTR)、在建的中國工程試驗堆(CENTER)、原子能院的CARR、中國實驗快堆(CEFR)、49-2堆和中物院的CMRR。從功能來看，這些反應堆均可開展醫(yī)用放射性同位素生產。但事實上，僅中物院利用CMRR開展小批量生產131I。而HFETR堆任務重，CEFR、CARR尚未實現(xiàn)周期性運行，49-2堆和MJTR中子通量低可輻照生產的同位素種類有限，實際上這些反應堆目前均未進行放射性同位素的常規(guī)生產。值得注意的是，同輻公司等已經開發(fā)了利用秦山三期CANDU堆生產工業(yè)輻照用60Co成熟技術，年產量達到了600萬Ci，能滿足國內70%市場需求。但秦山核電站CANDU堆由于特殊的運行特點，不適合用于短半衰期放射性同位素的生產。因此自2000年以來，除60Co、131I外，國內重要的堆照放射性同位素基本依賴進口。

加速器方面已有兩臺30 MeV專用加速器和大量10 MeV加速器，但缺少70 MeV以上能量專用加速器，不能開展更多加速器同位素制備技術研究。

目前國內可用于放射性同位素生產的生產線有：中物院擁有一條生產50 Ci裂變99Mo生產線、同輻公司與中物院分別擁有一條131I生產線、原子能院有一條批生產能力為30 Ci的125I生產線與一條百萬居里級60Co生產線。原子能院有上世紀末建立的一條高濃鈾生產100 Ci級裂變99Mo生產線，但已多年未用。由表1可知，我國對放射性同位素需求巨大，現(xiàn)有同位素生產線的產能設計不能滿足國內的市場需求。

綜上所述，國內用于堆照同位素生產的主要設施運行狀態(tài)與產能設計不能均滿足國內同位素市場需求。

4.1.2放射性同位素生產技術

對于重要的堆照同位素60Co、99Mo、125I、131I等，我國相關機構曾經進行過研究，并掌握了對應不同能力規(guī)模的生產技術。原子能院具有高濃鈾生產100 Ci級裂變99Mo的成熟技術并具有10多年的生產經驗，正在開發(fā)低濃鈾生產1 000 Ci級裂變99Mo的技術，還具備干餾法生產131I技術以及間歇循環(huán)回路生產高純125I的技術。中物院具有批產量50 Ci裂變99Mo與131I的生產技術。同輻公司具有生產60Co、131I、153Sm等技術。

在加速器同位素制備技術方面，近年來發(fā)展很快，主要的同位素品種，如11C、18F、64Cu、111In、123I等，我國都掌握了商品化生產技術，促進了我國加速器同位素制備及應用技術的發(fā)展。但缺少70 MeV以上能量加速器制備同位素的技術。

4.2 人才的匱乏

當前，國內從事放射性同位素制備與生產的科研院所與廠家為數(shù)不多，從事放射性同位素制備與生產的人才嚴重不足，開設核技術應用專業(yè)的高等院校與科研院所屈指可數(shù)，導致了我國此領域的人才出現(xiàn)了嚴重匱乏，這是制約我國放射性同位素制備技術發(fā)展的因素之一。特別值得關注的是，我國上世紀在裂變99Mo、125I、131I等重要同位素制備技術方面培養(yǎng)的人才，目前已臨近退休，同位素制備技術的傳承面臨挑戰(zhàn)。放射性同位素制備技術領域缺乏領軍型人物。

4.3 政策制約

某些政策不利于促進放射性同位素制備技術的快速發(fā)展。

首先體現(xiàn)在放射性物質的使用與運輸方面。放射性物質的轉移、運輸、使用需要經公安和環(huán)保以及交通部門的批準，審評手續(xù)相當繁瑣、耗時長。因此，放射性物質管理程序的繁瑣一定程度上影響了我國放射性同位素制備技術的發(fā)展。

其次，藥品審批也制約了放射性同位素制備技術的發(fā)展。當前絕大部分放射性同位素為醫(yī)用同位素，主要用于放射性藥物的制備與應用，然而目前我國對放射性藥物的審查和批準文號的發(fā)放按照普藥來處理，一種新的放射性藥物從提交申請到文號發(fā)放往往需要5年以上的時間，研制周期長，前期投入大，市場規(guī)模小，阻礙了我國放射性藥物的發(fā)展。

5 發(fā)展我國放射性同位素制備與生產技術的建議

5.1 實現(xiàn)放射性同位素的自主化生產，大力發(fā)展新型放射性同位素制備技術

5.1.1開展反應堆同位素的自主化生產

對于反應堆生產同位素來說，目前國內供需矛盾非常突出，除了秦山CANDU堆每年生產600萬Ci60Co以及中物院生產小批量131I，部分滿足國內需求外，其他幾乎所有反應堆生產同位素均依賴于進口。而全球同位素生產反應堆大多由于運行年限長，面臨退役[62]，屆時可能會影響國內放射性同位素的供應，進而可能影響到核技術行業(yè)的發(fā)展，因而有必要在國內開展重要堆照同位素品種的自主生產。對于國內開展堆照同位素生產活動，筆者建議分階段進行：

第一階段：利用現(xiàn)有設施進行反應堆同位素生產。

同位素的規(guī)模化生產需要反應堆的穩(wěn)定運行，以保證同位素的穩(wěn)定生產與供應。鑒于目前國內可用于同位素生產的反應堆運行狀態(tài)，建議進行各反應堆的綜合利用，合理安排各個反應堆的運行時間，以保證國內每年50周的靶件輻照時間，對現(xiàn)有輻照設施與生產線進行適用性改造，進行常用同位素的大規(guī)模生產，恢復重要同位素品種的生產能力，形成99Mo、125I、131I等主要同位素生產能力，力爭在2025年實現(xiàn)國內完全自給。

第二階段：建造同位素生產專用反應堆和配套的生產設施。

從長遠考慮，建議新建專用于同位素生產的反應堆和配套的生產設施。擴大國內同位素產能，實現(xiàn)放射性同位素持續(xù)穩(wěn)定生產，形成穩(wěn)定的產業(yè)鏈，進軍國際市場，提升我國核技術產業(yè)在國際上的話語權。

5.1.2繼續(xù)大力發(fā)展加速器同位素的制備技術

加速器制備放射性同位素技術在我國起步較晚，但近二十年來，隨著正電子藥物的臨床應用日益廣泛，我國PET技術發(fā)展迅猛，加速器制備的正電子核素及應用也越來越受到重視。我國目前有2臺專用于同位素制備的Cyclone-30加速器、同位素生產廠家與數(shù)十家大型醫(yī)院配備有小型醫(yī)用加速器110臺，設施資源豐富，應該大力發(fā)展加速器制備同位素尤其是醫(yī)用同位素的技術，以促進行業(yè)的發(fā)展。同時建設70 MeV能量專用加速器和配套設施，開展更多加速器同位素制備技術研究。

5.1.3重視從高放廢液中提取放射性同位素的技術發(fā)展

隨著國內核電站運行數(shù)目的快速增長，乏燃料處理后的高放廢液妥善處理已成為各國政府和民眾特別重視的一個問題，也是影響核能可持續(xù)發(fā)展的關鍵因素之一。高放廢液中的90Sr、137Cs、147Pm等均具有很高的應用價值。如果將高放廢液中具有應用價值的放射性同位素提取出來，則會產生巨大的經濟效益，同時減少高放廢物量。從國家層面來說，應該高度重視并大力推進從高放廢液中提取放射性同位素的技術發(fā)展。

5.1.4大力發(fā)展放射性同位素制備新技術

要集中優(yōu)勢發(fā)展放射性同位素制備新技術，要注意將人工智能(AI)等新興技術引入放射性同位素制備領域，大力發(fā)展環(huán)境友好、能耗低的新工藝，以便更高效、更安全、更可靠和更經濟地獲得放射性同位素。

5.2 培養(yǎng)從事同位素制備與生產的人才隊伍

針對我國從事放射性同位素生產與制備技術研究的人才匱乏問題，國家應該引起重視并做出科學的安排，培養(yǎng)此領域的后備人才，確保我國同位素制備與生產技術的傳承，以保證放射性同位素制備領域的持續(xù)發(fā)展。

5.3 對放射性同位素進行科學管理

由于現(xiàn)有政策對放射性同位素的監(jiān)管過嚴，不利于促進放射性同位素技術的快速發(fā)展，因此呼吁國家監(jiān)管部門制定針對放射性同位素技術的科學管理辦法，以促進核技術行業(yè)的發(fā)展。針對放射性物質使用與運輸?shù)墓芾磉^嚴問題，建議在保證安全的前提下，根據(jù)同位素種類特點，實施分級分類管理。針對放射性新藥批準文號獲取難的問題，呼吁國家藥品監(jiān)督管理部門制定適于放射性藥物的特殊管理辦法，在放射性新藥審批流程中應充分考慮放射性藥品的特殊性(半衰期短、藥物有效期短)，開啟放射性新藥審批的特殊通道。