“核”你同行，應用廣泛技高一籌

江镕

核技術應用（通常指民用非動力核技術應用，或同位素及輻射技術應用），是指利用放射性同位素和電離輻射，與物質相互作用產生物理、化學及生物效應后，進行應用研究與開發(fā)的技術。

核技術應用屬于現代高新技術產業(yè)。它發(fā)端于上世紀中葉，世界上已有150多個國家和地區(qū)開展核技術的研究開發(fā)和應用。發(fā)達國家核技術應用產業(yè)商業(yè)模式成熟、市場集中度高且已形成龐大的規(guī)模；緊密關聯產業(yè)產值已占到國內生產總值的2%以上。我國核技術應用始于改革開放以后，多種所有制單位積極參與，技術轉化應用空前活躍，逐步形成專業(yè)化、市場化、規(guī)?；l(fā)展態(tài)勢。

據2023年5月24日發(fā)布的《中國核技術應用產業(yè)發(fā)展報告（2023）》顯示，截至2022年底，全國從事放射性同位素和射線裝置的法人單位已超過達9萬家。在役民用研究堆（臨界裝置）有18座（可生產同位素的5座）。在用各類射線裝置約23萬臺、放射源15.7萬枚。

保守估計，我國核技術應用產值，從2015年的3000億元（約占國內生產總值的4.0‰），到2022年底已接近7000億元（約占內生產總值的5.7‰），年均增長15%以上。其中，工業(yè)應用產值占比超過50%，醫(yī)用核技術產值占比約20%，發(fā)展相對成熟。

近年來，我國核技術的應用范圍也不斷拓展，已廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、食品、醫(yī)學、環(huán)保、安保等領域，并在輻照材料改性、輻照加工服務、輻射技術裝備、公眾健康、公共安全、環(huán)境保護等方面形成一定的產業(yè)規(guī)模，取得了顯著的經濟和社會效益。核技術與人們的生產生活聯系越來越密切，在諸多領域有著廣泛的應用和廣闊的發(fā)展前景。

輻照食品，安全優(yōu)質無殘留

從上世紀初開始，一些國家就開始嘗試運用x射線、γ射線或高速電子束等電離輻射產生的高能射線對食品進行加工處理，目的就是為了殺死食品和其中的昆蟲以及它們的卵及幼蟲，消除危害全球人類健康的食源性疾病，使食物更安全、更好保持營養(yǎng)品質和風味、有效延長食品的貨架期。

1905年，食品輻照技術申請了專利。上世紀80年代初，聯合國糧農組織（FAO）、世界衛(wèi)生組織（WHO）、國際原子能機構組織的輻射食品衛(wèi)生安全聯合專家委員會也提出，大量衛(wèi)生安全實驗證明，在10k兆拉德（Gy）劑量以內輻射的任何食品，都可以安全食用，不會引起營養(yǎng)和微生物方面的問題。

脫水、加熱、冷藏等傳統方法雖然可抑制食品中微生物繁殖，但往往大量使用能源，且會不同程度造成食品營養(yǎng)成分被破壞，降低了食品品質?；瘜W防腐則使用了化學熏蒸劑或防腐劑，容易產生化學物質殘留，也會造成環(huán)境污染。

而輻照加工食品本質上是一種物理過程，能耗低，無污染無殘留，在不打開包裝的情況下，就能對食品進行滅菌、消毒。食品在接受輻照處理時，射線透過不銹鋼管壁照射到食品上，并未直接接觸放射源，只是獲得射線釋放的能量，而且這個能量遠低于食品中元素激發(fā)所需的臨界能量。所以規(guī)范生產的輻照食品都是安全的，對于人體健康不僅沒有影響，還減少了防腐劑的使用，可謂是一種綠色加工過程。

我國在上世紀80年代正式批準了輻照食品，目前已經批準了6大類食品允許進行輻照，包括谷物豆制品類、干果果脯類、熟畜禽肉類、冷凍包裝畜禽肉類、香辛料類和新鮮水果蔬菜類。

像我們常見的各大超市里面的定量小包裝鮮肉產品，利用低劑量輻照處理，在2—4℃的條件下，保質期可以延長至30天。這樣即便是漂洋過海來的國外肉類食品，端上餐桌也絲毫不會影響口感。

在水果方面，獼猴桃經過輻照保鮮與低溫貯藏后保鮮期可由40天延長至100天，好果率達到100%。

輻照殺菌還能大大延長農產品的保存時間，比如輻照后的糧食3年內不會生蟲、霉變；輻照也能抑制類似馬鈴薯、洋蔥和大蒜等食物的發(fā)芽，土豆和洋蔥經過輻照后能延長保存期6到12個月。

輻照酒也是輻照食品的成員之一。一般來說，白酒陳釀時間越長，酒的口感越好，一些名酒的醇化和陳化甚至需要幾十年的時間。而通過輻照，在很短的時間內就能讓酒的品質產生窖藏幾年的效果，同時酒中雜醇的量也會減少，口感更加香醇，白酒的綜合品質明顯提高，可以說輻照數天就約等于陳釀數年。

市場上像“二鍋頭”這樣的酒類，價格比較低廉，但是口感較“沖”，很多人接受不了。如果使用類似平價酒作為原料，通過輻照技術就能快速獲得媲美高檔茅臺酒的口感，就擁有了產量大、口感好的雙重優(yōu)勢，可以把酒價“打”下來，極大地提高性價比，在市場上一定深受消費者的歡迎。

醫(yī)學應用，高端精準傷害小

除了在食品領域，核醫(yī)學也是核技術利用行業(yè)中重要的組成部分。核醫(yī)學又稱原子醫(yī)學，是指放射性同位素產生的核輻射在醫(yī)學上的應用，分為核醫(yī)學診斷和核醫(yī)學治療。在臨床上的應用主要包括：體內診斷（放射性核素顯像及診斷用藥盒）、體內治療（放射性核素治療）和體外分析（放射性免疫分析等）。

2021年5月，習近平總書記指出：“堅持創(chuàng)新驅動，要以核醫(yī)療等為重要抓手”。核醫(yī)學是利用先進的核技術造?；颊叩默F代化醫(yī)療手段，是核技術利用行業(yè)中重要的組成部分，它以其社會效益性、知識密集性、不可取代性受到高度重視。

核醫(yī)學利用核物理、計算機成像技術、生物生化等現代科學技術對疾病進行診斷、治療及研究，具有無創(chuàng)、高效的優(yōu)點，常用于甲狀腺疾病、腫瘤、冠心病、腎臟疾病等的顯像診斷以及甲亢、骨轉移癌、前列腺癌等的治療，為人們的健康保駕護航。

特別是對于腫瘤早期發(fā)現、精準分期、療效監(jiān)測、個體化治療決策制定和核素靶向治療等腫瘤診治的全過程中，核醫(yī)學均發(fā)揮著至關重要的作用。

廣東省自1958年開展核醫(yī)學診療工作，至今已有50多年的歷史。特別是近些年，廣東越來越多的醫(yī)療單位開展臨床核醫(yī)學，基本遍布全省21個地級市，已經成為設備與核素應用種類和數量多、診療項目多和診療人數多的核醫(yī)學大省。

根據2023年3月底的統計數據，目前廣東省共有134家醫(yī)療機構設有核醫(yī)學工作場所，省內設核醫(yī)學的醫(yī)療機構數量排前3名的地區(qū)分別是廣州市、深圳市和佛山市，分別有45家、21家和9家。

質子放射治療是當今治療腫瘤的國際最先進技術之一。質子束對腫瘤的“殺滅”效果較高，穿透腫瘤之前和之后的正常組織中所產生的輻射損傷卻很小甚至為零，適用的腫瘤類型也較為廣泛，特別適合難治性腫瘤和兒童癌癥的治療。

據廣州泰和腫瘤醫(yī)院院長助理王白石介紹，目前國際上已有超過30萬例腫瘤患者接受了質子放療，該醫(yī)院也于近期完成了廣東也是華南地區(qū)首個質子治療中心建設。

“2022年7月，我們引進的設備獲得了生態(tài)環(huán)境部頒發(fā)的《輻射安全許可證》，一年后順利完成47例腫瘤病人的臨床試驗。預計在今年第二季度可以投入臨床應用，每年可以為1500多名腫瘤患者提供治療?！?/p>

在廣東東莞市松山湖科學城，緊鄰高速公路，有一片依山而建、造型獨特的建筑群，這里就是被稱為“超級顯微鏡的”國之重器——“中國散裂中子源”所在。

中國散裂中子源由中國科學院和廣東省于2011年共同開工建設。作為全國首臺、世界第四臺脈沖式散裂中子源，也是粵港澳大灣區(qū)首個國家重大科技基礎設施，它肩負著為我國基礎研究以及國家發(fā)展戰(zhàn)略中的多個關鍵問題提供研究平臺的使命，自正式運行以來，已完成了超過1000個科研課題，取得了一批重要科學成果。

中國散裂中子源由直線加速器、快循環(huán)同步加速器、靶站以及中子散射譜儀等部分構成，其中加速器部分都在13米到18米的地下?？茖W家們通過特殊裝置“操控”中子，用中子做探針觀察微觀世界，使它成為研究物質靜態(tài)微觀結構和動力學機制的“超級顯微鏡”。

2023年4月1日，東莞市人民醫(yī)院硼中子俘獲治療中心（BNCT）大樓正式落成，標志著我國散裂中子源實現成果轉化邁出了關鍵一步，將為我國腫瘤治療帶來技術性革新，“國之重器”也將開始成為“癌癥克星”。

BNCT是放射與藥物結合的靶向、細胞級精準放療，利用中子與硼元素的核反應，選擇性地摧毀癌細胞，對人體正常組織無損傷，適用于對普通放療不敏感的晚期腫瘤患者。研究表明，BNCT可以治療多發(fā)、復發(fā)、疑難部位、遠轉移的腫瘤，尤其預期對腦膠質瘤、黑色素瘤和頭頸部復發(fā)腫瘤具有非常好的治療效果，未來還將試用于治療肝癌、肺癌、胰腺癌等臟器腫瘤。

據東莞市人民醫(yī)院相關負責人介紹，這種療法具有精準、安全、副作用小、療程短、費用低廉等優(yōu)勢。傳統的放療手段一般要經過數周的治療時間才達到治療效果，而BNCT借助硼元素可以精準鎖定癌細胞，真正實現細胞級的靶向治療，讓患者保持較高的生活質量。

多種領域，高效綠色顯優(yōu)勢

核農學是核技術與農業(yè)科學相結合的交叉學科，旨在利用核科學技術原理研究解決農業(yè)科學領域中的基礎理論問題。核技術應用于現代農業(yè)，首先的功用就是可以選育農作物新品種。據中核集團核技術業(yè)務相關負責人介紹：“利用輻射誘變技術選育農作物新品種，可以通過放射性同位素放出的α、β、γ和中子射線及加速器產生的電子束，照射農作物的種子、花粉、植株等，引起農作物內部遺傳基因的改變，經過人工幾代選擇和培育，便可獲得新的優(yōu)良品種?！?/p>

在工業(yè)領域，利用射線工業(yè)CT等無損檢測裝置進行工業(yè)射線探傷，能夠確定產品、設備、材料中存在的缺陷，以提高產品質量并且不會產生破壞性。

常用的工業(yè)探傷輻射源主要來自X射線機、密封放射源和粒子加速器。X射線多用于檢查較薄的部件，可以隨時隨地開展工作，射線強度調整快捷，無需像放射源那樣隨時間衰減而更換，因此常用在鑄件、焊接件、電子元器件結構上；γ射線源，可產生高能光子，并具有特定能量，有利于圖像重建，常應用在航天、造船等高精焊接件監(jiān)測和鑄件上。在煤田、鈾礦勘探和石油勘探中，常用γ射線或中子測井。

在公眾安全領域，X射線、γ射線、中子等探測技術已廣泛應用于航空、鐵路、海運、公路等客運和貨運安全檢查中。近年來發(fā)展起來的核磁共振、核四級共振等“指紋式”高精度檢測技術，也具有廣闊應用前景。

在北京奧運會上，護航奧運的“核警察”就曾起到保衛(wèi)奧運安全的重要作用。在一次安檢中，一名觀眾在通過X光機和金屬探測安檢門時都無異常反應，但在經過隔離欄時，警報卻突然響起。工作人員經過詢問了解到，這名觀眾幾天前曾服用過放射性藥物碘-131，沒想到幾天后仍能被這個采用核技術的檢測系統測了出來。大家對這套系統變得更加信任，將它稱為明察秋毫的“核警察”。

而在生態(tài)環(huán)保領域，電子束用以處理污水也越來越成為一種發(fā)展趨勢。作為一項國際新型環(huán)保技術，電子束處理特種廢物技術同時得到了國際原子能機構高度評價，目前已成功運用于工業(yè)廢水、醫(yī)療廢水、抗生素菌渣、制藥廢水、煤化工焦化廢水、油氣田采出廢水、垃圾滲濾液、醫(yī)療廢物、危廢濃液、城鎮(zhèn)污水提標等十個領域，中國首創(chuàng)、國際領先的電子束處理特種廢物技術已正式邁入大規(guī)模商業(yè)化應用階段。

據中廣核達勝科技有限公司副總經理姜彤介紹，該技術原理是利用電子加速器產生的高能電子束瞬間照射廢物，使廢物中的水分子分解生成的強氧化物質與各類有機污染物發(fā)生作用，實現氧化分解和消毒滅菌。與傳統處理手段相比，該技術安全、綠色、高效，具有適應面廣、反應速度快、降解能力強、處理效率高、使用成本低等優(yōu)勢，尤其是針對常規(guī)手段難以處理的污染物，具有獨特的效果。

姜彤說，以抗生素菌渣、醫(yī)療廢水和油氣田采出廢水為例，我國《危險廢物名錄》明確將抗生素菌渣列為危險廢物，當前國內處理普遍采用焚燒和填埋的方式，不僅費用高昂、占用土地資源，且易產生有害氣體。而特種廢物處理技術不僅能有效去除抗生素殘留，殺滅耐藥菌、消除抗性基因污染，且處理后的菌渣還能制成肥料實現資源化再利用。

在醫(yī)療廢水處理方面，特種廢物處理技術能夠有效滅殺廢水中的致病菌和病毒，與傳統注入次氯酸鈉等化學消毒劑的方式相比，具有滅菌效率高、無需添加額外消毒劑、無化學試劑殘留、能有效降解廢水中的抗生素等殘留物質的優(yōu)勢，且出水水質達到《醫(yī)療機構水污染物排放標準》。

在油氣田采出廢水處理方面，天然氣作為我國的重要能源之一，其開采過程會產生大量的采出廢水。運用特種廢物處理技術能夠在不添加任何化學藥劑的情況下，有效去除采出廢水中的有機污染物，且無污泥產生，無二次污染。不僅能有效降低運行成本，實現水資源回用，有效減少淡水采取，且還能減少或取消回注井建設，打造油氣田采出廢水處理新模式，實現更高的經濟效益。

而在未來，核技術應用產業(yè)作為核科技服務經濟社會發(fā)展、不斷滿足人民日益增長的美好生活需要的主戰(zhàn)場作用也將日益凸顯。