以核技术应用产业促进国民经济发展

核技术应用是核能和平利用的重要内容，是当代公认的高新技术。与发达国家相比，我国核技术应用技术研发和产业化水平有很大差距。核技术应用有更广阔的空间，将在更多领域发挥重要作用，其产业化发展进程将更快、质量更高、需求更多。本文分析了核技术应用产业国内外发展现状与市场需求、产业化发展的特殊性并提出政策措施建议，旨在进一步提升核技术应用产业对国民经济发展的贡献度。
 
核技术应用(即民用非动力核技术应用)，是利用射线与物质相互作用来探测或改变物质的技术在国民经济中的应用，是和平利用原子能的一个重要方面，是当代公认的高新技术，是核领域的轻工业，早已广泛应用到工业、医疗、农业、环保、资源勘探与开发、公共安全、生命科学、材料科学和信息科学等诸多领域。
 
随着社会发展和人们生活水平的提高，核技术应用将有更广阔的应用空间，产生更大的经济效益，同时也必将成为国内外竞争日趋激烈的行业。核技术应用产业是完全面向市场的产业，具有广泛性、渗透性、开放性、包容性和共享性。
 
核医学健康诊疗、辐照育种、食品辐照杀菌、材料改性以及环境治理等都与人们生活密切相关。此外，核技术应用具有显著的军民融合性，放射性同位素制成的核材料、核探测器和核电池等在武器装备、空间探测以及远程长周期动力保障等方面有重要用途。
 
核技术应用概述
 
核技术应用概述核技术应用涉及三个层次的内容：核技术、核技术产品、核技术及其产品在国民经济各领域中的应用。
 
核技术是指对射线与物质相互作用的机理及产生效应的研究，如放射性同位素示踪技术、核分析技术、核成像技术等，核技术是核技术应用的基础。
 
核技术产品是以核技术为基础，开发出的具有某种应用功能的产品，如同位素制品(放射性药物、标记化合物、放射源等)、辐照装置、核仪器仪表(发射与接受射线的仪器，如加速器、各类含源的仪器仪表等)、离子注入装置等。核技术产品因能为各经济领域解决科研生产问题，具有一定的经济价值。
 
核技术或其产品的应用，是指利用核技术或其产品，解决各领域科学研究、生产中相关的具体而复杂的问题，如疾病诊断和治疗、辐照灭菌消毒、辐照诱导育种、材料改性、离子注入、无损探伤、工业测井、示踪分析、三废治理等，这些领域拥有巨大的产业规模和经济效益。
 
发展现状与市场需求
 
核技术应用具有广阔的发展前景，国际原子能机构指出，同位素与辐射技术就应用的广度而言，只有现代电子学和信息技术可与之相提并论。核技术应用是一个融合众多学科为基础发展起来的综合性战略产业，细分行业范围广泛，包括与核动力技术结合的核电配套产品、与高端制造业结合的电子加速器、核医学、环境科学等交叉融合领域，并且随着核技术和其他相关技术的不断进步，其潜在的应用领域更加广阔。核技术应用行业具体可细分为：
 
1)高端制造业：包括应用于辐照加工、安检、肿瘤治疗等领域的各类加速器;
 
2)辐射加工：高分子材料改性、消毒灭菌、环境保护、轮胎预硫化等;
 
3)核医疗：包括核药、核医学装备等;
 
4)核电配套、核仪器仪表及其他外延产业。
 
各细分行业间互有交叉。世界上已有近150个国家和地区开展了核技术研究、开发和利用。美国、日本和欧洲等发达国家极其重视核技术应用产业发展，美国自上世纪九十年代以来，核技术应用产业的年产值占其GDP的比例一直保持在3%~4%，产值规模超过核电，已成为推动国家经济增长的重要力量。目前，美国核技术应用产业年产值超过6000亿美元，全球产业规模近万亿美元。
 
核技术应用在我国已经过40多年的发展，但相对发达国家，我国核技术应用市场的开拓还处于初级阶段，产值在国民经济中所占比例非常小，2014年产值为1300亿元，占当年GDP的0.2%，比2013年增长30%。目前由于有些放射性治疗费用较高，有些设备和放射性同位素生产原料依靠进口以及辐照产品品种少等原因，我国核技术应用产业整体规模远远低于发达国家。
 
随着我国经济和社会的不断发展，如果未来我国核技术应用能够在医学、环保、印刷等新领域成功突破，核技术应用产业年产值将超过万亿。核技术应用产业具有巨大的发展空间，同时也意味着愈加激烈的市场竞争。
 
在国家政策层面，国防科工局发布的《“十三五”核工业发展规划》对核技术应用产业发展做了说明，我国将促进核技术应用，壮大核产业规模。《2015年国防科工局军民融合专项行动计划》中指出，要“制定核技术应用产业发展指导意见，推动核技术在工业、农业、医疗、卫生、环境等领域的应用”;《2016年国防科工局军民融合专项行动计划》指出“加强核技术应用产业发展”，重点在放射性同位素、医用加速器、放疗设备研发等领域加大科技攻关，推动一批项目立项。
 
核医学
 
核医学指的是将核技术用于疾病的预防、诊断和治疗所形成的现代医学和核技术应用的交叉领域，在医学中主要有两方面应用：一个是核医学成像，另一个是肿瘤的放射治疗。核医学成像技术包括单光子发射断层成像(SPECT)和正电子断层成像(PET)。据统计，SPECT可以比X-CT提前3个月诊断出肿瘤，PET一般比SPECT还要早3个月诊断出肿瘤。肿瘤放射医疗与手术、化疗并称为目前肿瘤临床治疗的三大技术，目前大约近70%的肿瘤患者需要进行不同程度的放射治疗，40%的癌症可以通过放疗根治。因副作用更小、治疗效果更好、综合成本更低等特点，现代化精准放疗在发达国家肿瘤治疗中已经成为主要选择：美国肿瘤患者选择放疗的比率早已超过60%，而目前国内这个数字低于20%。目前主要方向是开发用于放疗的新装置，未来放射性治疗设备将朝着打击精准性更高，对人体副作用更小两大方向发展，质子、重离子治疗将有望成为未来趋势。质子、重离子治疗肿瘤相比于其他放射性治疗方式具有对病灶打击精准性更高、打击力更大、对正常组织损伤更小等三大优势。另外，临床上对肿瘤病人实现剂量可调节的放射性治疗(IMRT)，其中最为突出的是电子直线加速器和螺旋CT结合形成的断层放疗(Tomotherapy)技术。为了保证放疗的治疗质量，保护病人的安全，加强对放疗设备的质量控制。同时，发展放疗计划软件、利用医学影像对治疗情况进行监督、在放疗后对病人接受的剂量场分布进行重建并和治疗计划进行比较等工作都是十分重要的。根据对国内市场的需求预测，我国目前医用直线加速器的产业规模可达到30亿/年，质子、重离子加速器的产业规模可达1000亿/年，未来10年内，核药的产业规模可达400亿。
 
辐射加工
 
辐射加工是利用电离辐射(钴-60放射源产生的γ射线、加速器产生的电子束或X射线)与被辐射物发生物理、化学或生物效应，常温下对物质进行保鲜、灭菌消毒或材料改性的一种加工方法，其特点是高效、节能、无残留、无污染、加工简便快捷、机械化与自动化程度高，辐射加工服务主要包括消毒灭菌、材料改性和三废治理等多个领域，经济效益和市场空间巨大。
 
消毒灭菌。辐射消毒灭菌技术是指用电子束直接或间接破坏微生物的核糖核酸、蛋白质和酶，从而杀死微生物;辐照灭菌无污染、无化学残留物;可大量减少化学灭菌工艺中清洗用水，提高经济效益。它是核技术应用的重要领域之一，是绿色、低碳、环保、节能的朝阳产业，在食品、医疗卫生用品、农副产品等方面有着广泛的应用。根据中国同辐行业协会的估算，2010年用于辐照消毒灭菌的各类食品、医疗器械、中药的市场规模已达2900亿元，按照辐照加工收入占产品原值2%的经验数据计算，预计国内辐照消毒灭菌服务产值近60亿元。目前我国经过辐照消毒处理的各类产品仅占市场容量的十分之一，当前我国钴-60装置为110多座，为电子加速器的十倍左右。由于安全的考量，未来应用电子加速器辐照消毒是大势所趋，假设未来电子加速器可以增长到100台，在辐照消毒市场和钴-60装置分庭抗礼，并按加速器单价200万元计算，预计未来五年用于辐照消毒的电子加速器的市场容量可达2亿。
 
材料改性。通过辐照技术使得高分子材料改性可以显著提高材料的多项性能，所用的辐照技术有辐照交联、辐照聚合、辐照接枝等。其中辐照交联是目前应用最为广泛的技术，辐照交联技术改性高分子材料主要用于：电线缆料、热缩材料、医用材料和建筑材料。国内辐照交联电缆料是目前市场体量最大，也是产业化最深入的核技术应用领域，后续市场空间达千亿。据测算，2015年辐射化工总产值达180亿，线缆和热缩材料占到70%，即120亿左右。我国电线电缆市场规模在2020年有望达到1.7万亿，按辐照交联电缆占10%、其中又有75%的产值来自于电缆分计算，预计2020年辐照电缆料的市场规模可以达到千亿级别。我国热缩材料经过20多年的发展，至今已基本实现规模化，有望在高铁、汽车与电力建设的拉动下继续高增长，预计到2020年，热缩材料市场规模将达到600亿左右。
 
三废处理
 
在三废处理方面，核技术拥有诸多传统技术无法比拟的优势，如更高的效率、更低的能耗以及更准确的处理能力，同时可以与传统技术工艺相互结合，优势互补，因此核技术在环境领域有着广泛的应用前景。电子辐照技术主要适用于大气、废水、污泥的净化处理，其中，电子束辐照技术处理污水就是利用加速后的电子束流对污水进行辐射，使水中的污染物发生分解或降解、有害微生物发生变性等，以达到消毒净化废水的目的。电子束辐照技术处理废水与传统废水处理工艺相比，具有如下优点：接近零的炭源消耗、基本不产生剩余污泥、温室气体排放量少、处理速度快、处理范围广。核技术处理三废在国外已经有示范性的应用，我国则刚刚起步。据统计，全国年废水排放总量为700多亿吨，其中工业废水排放量200多亿吨，若未来通过辐照处理的废水排放量占工业废水排放量10%~20%计算，且假设单台加速器日处理废水量为5000吨，假设加速器一年运行330天，则每年的废水处理量达165万吨，大概需要此类加速器1200台以上。按每台单价200万元计算，仅加速器销售市场容量将超过24亿元。
 
核技术应用产业化发展的特殊性
 
核技术应用产业发展具有一定特殊性，主要体现在以下两方面 。
 
一方面核技术应用涉及放射性，环保、公安、交通运输等部门对涉核产业化项目的环评、立项、选址、生产、销售、运输、回收等环节制定了严格的审批和监管程序，需要较为繁琐的试验检测、认证许可过程，相比一般产业化项目，核技术应用产业化涉及较多审批机构、需要较长时间，这既延长了产业化周期，也增加了产业化难度。
 
另一方面核技术应用的主要产值来源于产业链下游环节(见图1)。以放射性药物为例，产业链上游包括药用同位素技术研发与同位素原料生产，中游包括同位素药品销售，下游包括放射性诊疗。又如辐照产业，上游包括辐照技术研发与辐照装置研制生产，中游包括辐照加工服务，下游为辐照产品的生产与销售。其中，上中游的产值在整个产业链中占比小，绝大部分低于10%，有的甚至不到1%，这样的产业特点，再加上成果转化和产业化的高风险，企业更倾向于直接从国外购买成熟、高端的技术和产品，直接利用产业链下游创收，而不愿意承担产业化的风险，导致大量进口产品和设备占据国内市场。
 
 
措施建议
 
建议国家提供引导性资金支持。发挥财政资金杠杆放大效应，支持初创期技术创新和成果转化，增加核技术应用创业投资资本供给，弥补创业投资企业在成长期的资金不足。引导性资金的运作原则是，政府引导、市场运作、科学决策并防范风险。
 
加强对基础研究和基础设施的投入。 构建基础研究发展平台，加大对有前瞻性、战略性、有应用前景的同位素生产新技术、加速器技术、射线应用技术等基础研究和相关基础设施的投入，提升核技术应用产业化发展的核心能力，夯实核技术应用产业化发展的基础。
 
完善基础学科建设，加强人才储备。 系统梳理核技术应用领域基础学科建设现状，建议针对已缺失或能力不足、出现人才断档的基础学科，积极落实学科建设，加强人才培养，为核技术应用产业化发展提供人才保障。
 
通过顶层设计形成推动产业化发展的合力。 以国家政策支持、资金支持为导向，有选择地组织协调市场前景好、技术先进、优势明显、成熟度高的重点项目进行成果转化。按照市场规律，建立产研销结合的协同创新体制，包括选择研发方向、实施成果转化和市场推广等。同时，在国家层面统筹规划、科技、财务、人才等要素，共同推动核技术应用科技成果研发、转化、产业化和走出去。
 
建立核技术应用科技成果转化信息平台。 围绕放射性药物、医疗设备、辐照新材料与新产品、三废处理等重点产品和重点项目，建立科技成果产业化信息平台，动态发布核技术应用科技成果及相关知识产权信息，提供包括科技成果信息查询、科研产品展示、技术评估情况、市场需求信息、竞争对手情况、市场进入障碍、法律法规等信息服务，建立企业、投资者和成果拥有者之间信息流通渠道和信息共享平台。
 
建立国家核技术应用产业园。 鉴于核技术产业的特殊性以及公众对核技术产业接受度等原因，随着核技术应用产业在国民经济中的作用越来越大，建议建立国家核技术应用产业园，集中相关科技研发、成果孵化与产业发展等，使其成为推动核技术应用产学研销协调发展的重要引擎。