变“辐”为“福” 我们身边核技术正在造福生活

核能作为人类历史上的一项伟大发现，应用领域非常广泛。我们在民用领域常说的是核电站。其实，核能不仅可以给我们提供清洁的电力，还可在环境保护、工业、医疗健康、农业等诸多领域造福于民。
 
核技术应用作为近年来发展迅速的战略新兴产业，被称为核工业中的“轻工业”，已广泛融入我们的生活之中。
 
“核技术应用，是利用放射性同位素和电离辐射与物质相互作用所产生的物理、化学及生物效应来进行应用研究与开发的技术。在环保、材料和食品加工方面，都有广阔的应用前景。”在中核集团第五届“核你在一起”科普开放周活动期间，中国原子能科学研究院院长薛小刚介绍，特别是原子能院利用核技术助力“健康中国”、“平安中国”、“美丽中国”，取得了一系列成果。
 
　　核技术助力“健康中国”
 
　　为患者量身定制“深水炸弹”
 
习近平总书记在十九大报告中指出，实施“健康中国”战略，强调把人民健康放在优先发展的战略位置，从经济社会发展全局统筹谋划加快推进“健康中国”建设。
 
质子治疗被看作是未来最有发展前景的治癌手段之一。今年年初，罹患癌症的世界羽坛最佳男单之一、某羽毛球名将，通过质子治疗重返训练场的消息，使得质子治疗又一次进入了大众的视线。
 
质子治疗，这项听起来“高大上”的医疗技术，其实在业内已是炙手可热。作为目前最先进的癌症放疗手段之一，质子治疗与传统放疗手段相比，其副作用更小。
 
质子治疗利用质子束精准的传输特性，为患者的治疗方案进行“量身定制”。通过精密仪器将照射剂量精准定位在肿瘤位置，如“深水炸弹”般，到达一定深度接近目标时“定点爆破”，射程前段释放极少能量，经过“定点”后能量迅速减小，将前后两端正常组织收到的剂量减小到最低值，从而以最小副作用，取得最好“杀敌”效果。
 
原子能院正在研发的230MeV超导回旋加速器，便是可造福广大患者的质子治疗加速器。从建成我国第一台回旋加速器开始，近70年来，原子能院在国际回旋加速器界占有重要地位，在紧凑型强流回旋加速器方面技术较为领先。10年前，原子能院建议研究230MeV回旋加速器，通过基础研究立项启动设计工作，推动超导质子回旋加速器应用到我国医疗事业中，着手开展质子治疗设备的预先研究。d to Low Energy
 
2013年，中核集团“龙腾计划”一期立项研究质子治疗的关键技术;2016年，230MeV超导回旋加速器样机建造获批;2018年，加速器核心部件——高频腔系统通过源地验收，标志着中核集团全面掌握该加速器设计和制造技术。目前，加速器主体设备已建成，超导强场达到设计要求，设备处于调试阶段。
 
如今，世界质子治疗产业正呈现蓬勃发展之势，美、欧因起步早、技术成熟，已走在全球质子治疗前沿。我国国产医用加速器起步晚，离实现临床应用、造福广大癌症患者还有一段路要走，有许多难关攻克。在今年两会上，万钢建议，要坚持质子治癌自主化、国产化，其最终目标是让普通老百姓受益，随着诊断治疗癌症技术的不断发展，相信不久的将来，更多患者将得到实惠。
 
核技术在医学上的应用，还有一大领域是放射性药物。放射性药物是含有放射性核素、用于医学诊断和治疗的一类特殊药物。放射性药品在诊断、治疗疾病上具有不可取代的独特优势。
 
作为我国最早的放射性同位素科研单位，以及放射性同位素及其制品研究、试制、开发的主要基地，原子能院于1958年试制成功我国第一批放射性同位素。
 
20世纪90年代完成99mTc放射性药物研究项目，解决了高纯医用裂变钼-99提取技术、锝-99m发生器的制备、两种新型锝-99m显像药物的合成以及锝-99m药盒的制备等关键技术，建成了钼-99料液生产和高活度锝-99m发生器以及药盒制备生产线，生产工艺和产品的技术指标均达到国际同类产品先进水平，结束了我国裂变钼-99料液和锝-99m发生器和锝-99m药盒依赖进口的局面。该成果于1998年获得国家科技进步奖一等奖，也是目前放射性同位素领域唯一的国家一等奖。
 
目前，原子能院已掌握主要医用同位素制备及针对各类靶向分子、单抗等的标记合成、质控分析以及药物代谢评价技术，形成了放射性药物的一整套研发体系。此外，原子能院与中国人民解放军军事医学科学研究院毒物药物研究所在国家新药创制项目支持下，共建了14C、3H、32P、125I等同位素标记联合实验室，立足于国家创新药物研究的迫切需求，服务于药代动力学和药理学研究。
 
　　核技术助力“平安中国”
 
　　“打怪升级”当好“核警察”
 
随着核技术应用的发展，利用核技术进行反恐安检在全世界的社会安全领域起着越来越关键的作用。其中X、γ射线检测仪、CT安检机、通道式X光检查系统等已应用于机场、火车站、法院、会议等场所，用于实现对行李包裹的不开包检查以及人体携带毒品、危险物品等的检查;目前核技术应用装置已在世界各地社会安全领域得到了广泛的应用，并且起着十分重要和不可替代的作用。
 
原子能院在核技术应用领域有着多年的技术积累和积淀，在国际恐怖形势日趋复杂和严峻的背景下，在核技术应用领域不断取得创新成果转化，陆续研发了反核恐怖、反爆炸恐怖、反生化恐怖三个领域的系列反恐装备，在公共安全领域得到了广泛应用。同时还积极开拓海外市场，目前已有三种核反恐安检产品出口到坦桑尼亚、乌干达等国家，供维和部队使用，为保障国际社会的安全贡献了一份力量。
 
核技术属于新兴的反恐安检技术，近几年才得到批量应用。行人/行李放射性物质检测系统是原子能院最早研发的核辐射探测装置，用于探测行人/车辆非法携带放射性物质，预防核与辐射恐怖活动的发生。该装置体积小巧、灵敏度高、反应迅速、机动性强、数据无线传输，使用灵活便捷，在公共安全领域、核设施中得到了广泛应用。此外，低辐射车辆检查系统，也就是我们常说的“绿通”，其作为绿色、环保、人性化的系统，借助高灵敏探测器阵列、传感器以及自动处理与分析模块，可实现对各种型号车辆的快速、无损、不开箱检查。
 
中国原子能科学研究院的反恐安检产品及服务已进入民航、海关、铁路、公路、城市轨道交通、公安司法、大型活动赛事等众多领域，助力客户保障国家安全和人民生命财产安全，得到用户的广泛认可，为我国公共安全作出了重要贡献。我们的产品具有灵敏度高、稳定有效、抗干扰能力强的特点，被反恐安检专家誉为“核警察”。
 
除了通道式行人/行李放射性物质检测系统，原子能院其他核安保设施也在国际市场得到了广泛应用。2002年和2008年，原子能院分别向柬埔寨和阿富汗出口了4套集装箱检测系统。2012年，原子能院分别向坦桑尼亚和乌干达出口了便携式核素识别仪15台、多功能安检门10台和通道式放射性物质检测系统10台。2016年，国际原子能机构核安保处将原子能院捐赠的检测设备转赠给马来西亚原子能许可委员会，供其开展核安保工作，并于2017年服务于东南亚运动会。
 
　　核技术助力“美丽中国”
 
　　核解雾霾保护绿水青山
 
2013年初以来，中国发生了大范围持续灰霾天气，雾霾已成为影响人民正常工作生活和身体健康的顽疾，成为国人关注的头等大事。2017年《政府工作报告》中号召：“坚决打好蓝天保卫战……治理雾霾，人人有责，贵在行动，成在坚持。”
 
热力是冬季人民生产、生活的必需品，冬季供暖是关系到国计民生的大事。我国冬季供暖范围覆盖了17个省、市、自治区，采暖人口达到7亿以上。根据国家统计局预计，我国供暖面积到2020年将达到129亿平方米。目前，我国供暖能源结构依然以煤炭、液化气等化石能源为主，供暖系统中有60%以上的热源来自于燃煤锅炉或燃煤的热电产生。
 
研究显示，导致我国近年来雾霾频发的主要原因，是由于化石能源消费带来的大气污染物逐年增加，特别是进入冬季，供暖燃煤造成大量污染物的排放，将“供暖季”变成了“雾霾季”。雾霾形成的机理，目前的认识仍不系统、完整。但可以确定的是，二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物是雾霾的主要成分。这些污染物是形成雾霾的“源头”，同时，气象条件又是产生雾霾的“帮凶”，一旦污染物在长期处于静态的气象条件下积聚，就容易形成雾霾天气。
 
为落实国家绿色低碳的能源发展战略，解决大气污染问题、赶走雾霾打赢蓝天保卫战，中核集团原子能院积极开展核能供热技术研究，推出了专用供热小堆——燕龙泳池式低温供热堆。
 
燕龙，近乎于零污染排放，让蓝天更蓝，还可以让民心更暖。一座400MW的“燕龙”，供暖建筑面积可达约2000万平方米，可温暖20万户(约60万人)三居室。
 
燕龙是中核集团在泳池式轻水反应堆(49-2堆)50多年安全稳定运行的基础上，针对北方城市供暖需求开发的一种安全经济、绿色环保的堆型产品。技术成熟，低温常压运行，无需厂外应急，可贴临城市建设，具有“零”堆熔、“零”排放、易退役、投资少等显著特点，而且选址灵活，内陆沿海均可，非常适合北方内陆，使用寿命为60年。
 
发展泳池式低温供热堆，中核集团制定了“演示验证-示范工程-商业推广”三步走战略。2017年11月28日，中核集团完成了第一步：在原子能院启动的供热演示项目——泳池式轻水反应堆(49-2堆)实现安全连续供热168小时，这充分验证了泳池堆供热的可行性和安全性，也标志着中核集团在核能供热技术领域取得突破性进展，为后续的池式低温供热堆型号设计研发提供了强有力的技术支持。
 
49-2堆是我国自主设计建造运行的第一座反应堆，50年多来，为“两弹一艇”研制，为我国各种动力堆、生产堆的研制做出了重要贡献;在材料考验、同位素生产、单晶硅开发辐照、科研样品辐照试验和核电技术服务等国民经济多方面取得了突出成绩。如今又在核能供热、造福人类、建设“美丽中国”方面继续发挥作用。目前，“燕龙”泳池式低温供热堆初步设计和初步安全分析报告均已完成。
 
与此同时，原子能院还积极利用核技术对雾霾污染源解析研究。就大气污染来说，多年来我国只注重大气颗粒物监测，而放松了污染源解析研究。大气颗粒物组成是什么，哪里来的，各种污染源分担率是多少……要弄清楚这些问题就需要开展大气污染源解析，对PM2.5组分和来源准确分析。
 
开展此项工作，关键是要有高灵敏、高精确的分析技术。作为中国核工业的综合性核科研基地，原子能院针对国家大气污染防治的重大需求，组建了核技术用于大气与环境污染研究团队，利用我院同位素测试、多元素非破坏分析、激光等离子体在线分析以及单颗粒物等核分析先进设备和技术开展了基于核技术的大气颗粒物来源解析研究。
 
中子活化分析技术是进行大气颗粒物分析的方法之一。该分析方法可以在不破坏样品的情况下准确测定颗粒物中40多种元素成分和10余种同位素的比值，具有高准确度,高灵敏度的特点，最好地满足了大气颗粒物多元素分析的要求，其精准性被誉为颗粒物核分析技术的“狙击枪”。
 
1994年国际原子能机构(IAEA)组织了一个全球性的“大气污染监测和评价中的核分析技术”国际合作合同项目(CRP)，原子能院以中子活化分析技术申请并获批。自1994年以来原子能院一直与IAEA/RCA合作进行大气污染源解析研究，在污染源解析、源追踪、灰霾成因等研究中取得了重要成果。
 
加速器质谱技术(AMS)是实现大气颗粒物精确源解析的有效方法，它是利用大气颗粒同位素信息实现大气颗粒物的精确源解析，可适用于针对环境样品快速乃至在线的测量，可以进行PM2.5精细源解析、形成机理和毒理学等方面的研究工作。为此,原子能院研制了拥有自主产权的加速器质谱装置，利用此装置成功开展了北京、深圳等地大气颗粒物源解析，不仅为研究大气颗粒物来源及防控提供了关键技术。
 
保卫蓝天、保护绿水青山，核技术没有缺席，更没有掉队!核技术与雾霾之间，注定有一场精彩的战役。用核技术消解雾霾，过程或许艰难，但未来一定可期!