江镕

核技術(shù)應(yīng)用（通常指民用非動(dòng)力核技術(shù)應(yīng)用，或同位素及輻射技術(shù)應(yīng)用），是指利用放射性同位素和電離輻射，與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生物理、化學(xué)及生物效應(yīng)后，進(jìn)行應(yīng)用研究與開發(fā)的技術(shù)。

核技術(shù)應(yīng)用屬于現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。它發(fā)端于上世紀(jì)中葉，世界上已有150多個(gè)國家和地區(qū)開展核技術(shù)的研究開發(fā)和應(yīng)用。發(fā)達(dá)國家核技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)商業(yè)模式成熟、市場(chǎng)集中度高且已形成龐大的規(guī)模；緊密關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已占到國內(nèi)生產(chǎn)總值的2%以上。我國核技術(shù)應(yīng)用始于改革開放以后，多種所有制單位積極參與，技術(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用空前活躍，逐步形成專業(yè)化、市場(chǎng)化、規(guī)?；l(fā)展態(tài)勢(shì)。

據(jù)2023年5月24日發(fā)布的《中國核技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)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(dá)9萬家。在役民用研究堆（臨界裝置）有18座（可生產(chǎn)同位素的5座）。在用各類射線裝置約23萬臺(tái)、放射源15.7萬枚。

保守估計(jì)，我國核技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)值，從2015年的3000億元（約占國內(nèi)生產(chǎn)總值的4.0‰），到2022年底已接近7000億元（約占內(nèi)生產(chǎn)總值的5.7‰），年均增長15%以上。其中，工業(yè)應(yīng)用產(chǎn)值占比超過50%，醫(yī)用核技術(shù)產(chǎn)值占比約20%，發(fā)展相對(duì)成熟。

近年來，我國核技術(shù)的應(yīng)用范圍也不斷拓展，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)學(xué)、環(huán)保、安保等領(lǐng)域，并在輻照材料改性、輻照加工服務(wù)、輻射技術(shù)裝備、公眾健康、公共安全、環(huán)境保護(hù)等方面形成一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。核技術(shù)與人們的生產(chǎn)生活聯(lián)系越來越密切，在諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用和廣闊的發(fā)展前景。

輻照食品，安全優(yōu)質(zhì)無殘留

從上世紀(jì)初開始，一些國家就開始嘗試運(yùn)用x射線、γ射線或高速電子束等電離輻射產(chǎn)生的高能射線對(duì)食品進(jìn)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(zhì)和風(fēng)味、有效延長食品的貨架期。

1905年，食品輻照技術(shù)申請(qǐng)了專利。上世紀(jì)80年代初，聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）、世界衛(wèi)生組織（WHO）、國際原子能機(jī)構(gòu)組織的輻射食品衛(wèi)生安全聯(lián)合專家委員會(huì)也提出，大量衛(wèi)生安全實(shí)驗(yàn)證明，在10k兆拉德（Gy）劑量以內(nèi)輻射的任何食品，都可以安全食用，不會(huì)引起營養(yǎng)和微生物方面的問題。

脫水、加熱、冷藏等傳統(tǒng)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(huì)不同程度造成食品營養(yǎng)成分被破壞，降低了食品品質(zhì)?；瘜W(xué)防腐則使用了化學(xué)熏蒸劑或防腐劑，容易產(chǎn)生化學(xué)物質(zhì)殘留，也會(huì)造成環(huán)境污染。

而輻照加工食品本質(zhì)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(duì)食品進(jìn)行滅菌、消毒。食品在接受輻照處理時(shí)，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(gè)能量遠(yuǎn)低于食品中元素激發(fā)所需的臨界能量。所以規(guī)范生產(chǎn)的輻照食品都是安全的，對(duì)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(jì)80年代正式批準(zhǔn)了輻照食品，目前已經(jīng)批準(zhǔn)了6大類食品允許進(jìn)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(chǎn)品，利用低劑量輻照處理，在2—4℃的條件下，保質(zhì)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(huì)影響口感。

在水果方面，獼猴桃經(jīng)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(dá)到100%。

輻照殺菌還能大大延長農(nóng)產(chǎn)品的保存時(shí)間，比如輻照后的糧食3年內(nèi)不會(huì)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(jīng)過輻照后能延長保存期6到12個(gè)月。

輻照酒也是輻照食品的成員之一。一般來說，白酒陳釀時(shí)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(shí)間。而通過輻照，在很短的時(shí)間內(nèi)就能讓酒的品質(zhì)產(chǎn)生窖藏幾年的效果，同時(shí)酒中雜醇的量也會(huì)減少，口感更加香醇，白酒的綜合品質(zhì)明顯提高，可以說輻照數(shù)天就約等于陳釀數(shù)年。

市場(chǎng)上像“二鍋頭”這樣的酒類，價(jià)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(jià)酒作為原料，通過輻照技術(shù)就能快速獲得媲美高檔茅臺(tái)酒的口感，就擁有了產(chǎn)量大、口感好的雙重優(yōu)勢(shì)，可以把酒價(jià)“打”下來，極大地提高性價(jià)比，在市場(chǎng)上一定深受消費(fèi)者的歡迎。

醫(yī)學(xué)應(yīng)用，高端精準(zhǔn)傷害小

除了在食品領(lǐng)域，核醫(yī)學(xué)也是核技術(shù)利用行業(yè)中重要的組成部分。核醫(yī)學(xué)又稱原子醫(yī)學(xué)，是指放射性同位素產(chǎn)生的核輻射在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，分為核醫(yī)學(xué)診斷和核醫(yī)學(xué)治療。在臨床上的應(yīng)用主要包括：體內(nèi)診斷（放射性核素顯像及診斷用藥盒）、體內(nèi)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(xí)近平總書記指出：“堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，要以核醫(yī)療等為重要抓手”。核醫(yī)學(xué)是利用先進(jìn)的核技術(shù)造?；颊叩默F(xiàn)代化醫(yī)療手段，是核技術(shù)利用行業(yè)中重要的組成部分，它以其社會(huì)效益性、知識(shí)密集性、不可取代性受到高度重視。

核醫(yī)學(xué)利用核物理、計(jì)算機(jī)成像技術(shù)、生物生化等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對(duì)疾病進(jìn)行診斷、治療及研究，具有無創(chuàng)、高效的優(yōu)點(diǎn)，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(zhuǎn)移癌、前列腺癌等的治療，為人們的健康保駕護(hù)航。

特別是對(duì)于腫瘤早期發(fā)現(xiàn)、精準(zhǔn)分期、療效監(jiān)測(cè)、個(gè)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(xué)均發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

廣東省自1958年開展核醫(yī)學(xué)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(xué)，基本遍布全省21個(gè)地級(jí)市，已經(jīng)成為設(shè)備與核素應(yīng)用種類和數(shù)量多、診療項(xiàng)目多和診療人數(shù)多的核醫(yī)學(xué)大省。

根據(jù)2023年3月底的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，目前廣東省共有134家醫(yī)療機(jī)構(gòu)設(shè)有核醫(yī)學(xué)工作場(chǎng)所，省內(nèi)設(shè)核醫(yī)學(xué)的醫(yī)療機(jī)構(gòu)數(shù)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(zhì)子放射治療是當(dāng)今治療腫瘤的國際最先進(jìn)技術(shù)之一。質(zhì)子束對(duì)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(chǎn)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(jù)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(zhì)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(gè)質(zhì)子治療中心建設(shè)。

“2022年7月，我們引進(jìn)的設(shè)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(yàn)。預(yù)計(jì)在今年第二季度可以投入臨床應(yīng)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(xué)城，緊鄰高速公路，有一片依山而建、造型獨(dú)特的建筑群，這里就是被稱為“超級(jí)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(xué)院和廣東省于2011年共同開工建設(shè)。作為全國首臺(tái)、世界第四臺(tái)脈沖式散裂中子源，也是粵港澳大灣區(qū)首個(gè)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，它肩負(fù)著為我國基礎(chǔ)研究以及國家發(fā)展戰(zhàn)略中的多個(gè)關(guān)鍵問題提供研究平臺(tái)的使命，自正式運(yùn)行以來，已完成了超過1000個(gè)科研課題，取得了一批重要科學(xué)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(gòu)成，其中加速器部分都在13米到18米的地下。科學(xué)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(zhì)靜態(tài)微觀結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)機(jī)制的“超級(jí)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(biāo)志著我國散裂中子源實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化邁出了關(guān)鍵一步，將為我國腫瘤治療帶來技術(shù)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(jié)合的靶向、細(xì)胞級(jí)精準(zhǔn)放療，利用中子與硼元素的核反應(yīng)，選擇性地摧毀癌細(xì)胞，對(duì)人體正常組織無損傷，適用于對(duì)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(fù)發(fā)、疑難部位、遠(yuǎn)轉(zhuǎn)移的腫瘤，尤其預(yù)期對(duì)腦膠質(zhì)瘤、黑色素瘤和頭頸部復(fù)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(jù)東莞市人民醫(yī)院相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，這種療法具有精準(zhǔn)、安全、副作用小、療程短、費(fèi)用低廉等優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的放療手段一般要經(jīng)過數(shù)周的治療時(shí)間才達(dá)到治療效果，而BNCT借助硼元素可以精準(zhǔn)鎖定癌細(xì)胞，真正實(shí)現(xiàn)細(xì)胞級(jí)的靶向治療，讓患者保持較高的生活質(zhì)量。

多種領(lǐng)域，高效綠色顯優(yōu)勢(shì)

核農(nóng)學(xué)是核技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學(xué)相結(jié)合的交叉學(xué)科，旨在利用核科學(xué)技術(shù)原理研究解決農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域中的基礎(chǔ)理論問題。核技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，首先的功用就是可以選育農(nóng)作物新品種。據(jù)中核集團(tuán)核技術(shù)業(yè)務(wù)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹：“利用輻射誘變技術(shù)選育農(nóng)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(chǎn)生的電子束，照射農(nóng)作物的種子、花粉、植株等，引起農(nóng)作物內(nèi)部遺傳基因的改變，經(jīng)過人工幾代選擇和培育，便可獲得新的優(yōu)良品種。”

在工業(yè)領(lǐng)域，利用射線工業(yè)CT等無損檢測(cè)裝置進(jìn)行工業(yè)射線探傷，能夠確定產(chǎn)品、設(shè)備、材料中存在的缺陷，以提高產(chǎn)品質(zhì)量并且不會(huì)產(chǎn)生破壞性。

常用的工業(yè)探傷輻射源主要來自X射線機(jī)、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(shí)隨地開展工作，射線強(qiáng)度調(diào)整快捷，無需像放射源那樣隨時(shí)間衰減而更換，因此常用在鑄件、焊接件、電子元器件結(jié)構(gòu)上；γ射線源，可產(chǎn)生高能光子，并具有特定能量，有利于圖像重建，常應(yīng)用在航天、造船等高精焊接件監(jiān)測(cè)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(cè)井。

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

在北京奧運(yùn)會(huì)上，護(hù)航奧運(yùn)的“核警察”就曾起到保衛(wèi)奧運(yùn)安全的重要作用。在一次安檢中，一名觀眾在通過X光機(jī)和金屬探測(cè)安檢門時(shí)都無異常反應(yīng)，但在經(jīng)過隔離欄時(shí)，警報(bào)卻突然響起。工作人員經(jīng)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(gè)采用核技術(shù)的檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)了出來。大家對(duì)這套系統(tǒng)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(lǐng)域，電子束用以處理污水也越來越成為一種發(fā)展趨勢(shì)。作為一項(xiàng)國際新型環(huán)保技術(shù)，電子束處理特種廢物技術(shù)同時(shí)得到了國際原子能機(jī)構(gòu)高度評(píng)價(jià)，目前已成功運(yùn)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(biāo)等十個(gè)領(lǐng)域，中國首創(chuàng)、國際領(lǐng)先的電子束處理特種廢物技術(shù)已正式邁入大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用階段。

據(jù)中廣核達(dá)勝科技有限公司副總經(jīng)理姜彤介紹，該技術(shù)原理是利用電子加速器產(chǎn)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(qiáng)氧化物質(zhì)與各類有機(jī)污染物發(fā)生作用，實(shí)現(xiàn)氧化分解和消毒滅菌。與傳統(tǒng)處理手段相比，該技術(shù)安全、綠色、高效，具有適應(yīng)面廣、反應(yīng)速度快、降解能力強(qiáng)、處理效率高、使用成本低等優(yōu)勢(shì)，尤其是針對(duì)常規(guī)手段難以處理的污染物，具有獨(dú)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(xiǎn)廢物名錄》明確將抗生素菌渣列為危險(xiǎn)廢物，當(dāng)前國內(nèi)處理普遍采用焚燒和填埋的方式，不僅費(fèi)用高昂、占用土地資源，且易產(chǎn)生有害氣體。而特種廢物處理技術(shù)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(shí)現(xiàn)資源化再利用。

在醫(yī)療廢水處理方面，特種廢物處理技術(shù)能夠有效滅殺廢水中的致病菌和病毒，與傳統(tǒng)注入次氯酸鈉等化學(xué)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(xué)試劑殘留、能有效降解廢水中的抗生素等殘留物質(zhì)的優(yōu)勢(shì)，且出水水質(zhì)達(dá)到《醫(yī)療機(jī)構(gòu)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。

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(huì)產(chǎn)生大量的采出廢水。運(yùn)用特種廢物處理技術(shù)能夠在不添加任何化學(xué)藥劑的情況下，有效去除采出廢水中的有機(jī)污染物，且無污泥產(chǎn)生，無二次污染。不僅能有效降低運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)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(shè)，打造油氣田采出廢水處理新模式，實(shí)現(xiàn)更高的經(jīng)濟(jì)效益。

而在未來，核技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)作為核科技服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(chǎng)作用也將日益凸顯。