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身边的核技术:广泛用于工农业、医疗、环保等领域

来源:经济日报2019-04-15 08:56

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  我们身边的核技术应用

  闫丽蓉 童 朴

中广核集团海上实验堆平台。

 “华龙一号”示范工程安注箱吊装现场。(资料图片)

  核能作为人类历史上的一项伟大发现,应用领域非常广泛。随着科技不断进步,人类控制核能的技术能力不断提升——在核能制氢、海上浮动核电站、核能低温供热等领域,核能的应用潜力都令人期待。

  而在核工业领域中,还有着应用非常广泛的轻工业——即非动力核技术应用。现在,就让我们带着一双发现的眼睛,走近身边的核技术应用世界

  前不久,我国核电领域传来捷报:我国自主研发设计的“华龙一号”海内外示范工程4台机组全部进入设备安装阶段。作为中国核电“走出去”的主打品牌,“华龙一号”凝聚了中国核电建设者的智慧和心血,其安全指标和技术性能均达到了国际三代核电技术的先进水平,极具国际竞争优势。

  而核电仅是核能利用的一个方面,随着控制核能的技术能力不断提升,核能的发展前景日益广阔。其中,核技术应用更已广泛融入我们的生活之中。

  核技术应用的“前世今生”

  在很多人眼里,核技术神秘而高深。其实,核技术早已融入人们生活的方方面面。除了众所周知的核武器与核电应用,核工业领域还有应用广泛的轻工业——即非动力核技术应用(又称为“同位素与辐射技术”,简称“核技术应用”)。国际原子能机构(IAEA)曾指出:“就应用的广度而言,只有现代电子学和信息技术才能与同位素及辐射技术相提并论。”

  目前,世界上已有近150个国家和地区开展了核技术的研究、开发和利用,世界核技术应用产业的年产值近万亿美元。美国、日本、欧洲等发达国家和地区都极其重视核技术应用产业发展。自20世纪90年代以来,美国核技术应用产业的年产值占其GDP的比例一直保持在3%至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。

  我国核技术应用起步于20世纪50年代,历经了科研开发的起步阶段、应用开发的产业化阶段以及快速发展三大历史阶段,现已步入高速发展期。但与发达国家相比,我国核技术应用市场的开拓仍处于初级阶段,产值在国民经济中所占比例非常小,2014年产值为1300亿元,仅占当年GDP的0.2%。

  近年来,随着我国对核技术应用产业的重视,2016年底的数据显示:已有400多家单位直接从事核技术应用研发与生产,相关应用单位数千家。核技术应用年产值超过3000亿元,年增长率保持在20%左右,占当年GDP的0.4%,为全社会提供近10万个就业岗位,在提高人民生活水平、促进社会经济发展中发挥了重要作用。

  伴随改革开放40年来的经济飞速发展、工业化进程加速推进,我国核技术的应用范围不断拓展,已广泛应用于工业、农业、医学、环保等领域,并在辐照材料改性、辐照加工服务、辐射技术装备、公众健康、公共安全、环境保护等方面形成一定的产业规模,取得了显著的经济和社会效益。

  发展快速 应用广泛

  在工业领域,核技术应用的快速发展已成为推进新技术、新材料、新工艺、新方法不断取得创新发展的动力之一。我们利用辐照技术改性高分子材料,使其具备低烟、耐高温、不易老化等优点;利用射线工业CT等无损检测装置确定产品、设备、材料中存在的缺陷,提高产品质量。目前在高分子材料改性方面应用较为广泛的辐照交联技术,可以使线性高分子在射线作用下具有绿色、高效、易控等优点。利用该技术处理的聚乙烯,其耐温等级和耐磨损性分别是普通PVC的2倍和10倍,已广泛应用于能源、电力、交通、通信、建筑等领域。此外,经过辐射加工获得的高性能塑料,可以用于制造卫星器件,制造人工心脏瓣膜、人工关节、人工角膜,等等。

  在农业领域,核技术已广泛应用于植物辐射诱变育种、农产品和食品辐射加工、昆虫辐射不育等领域,成为改造、革新传统农业和促进农业现代化的重要科学技术。以食品辐射加工为例,用电子束直接或间接破坏微生物的核糖核酸、蛋白质和酶的辐射消毒灭菌技术,具有无污染、无化学残留物、灭菌最彻底等优点,可用于杀灭食品中的微生物,防止食源性传染病流行;还可用于降低果蔬的代谢速度,延长货架期,在保障食品安全方面发挥重要作用。而植物辐射诱变育种技术作为常规育种手段的重要补充,可以有效缓解农林业存在的种植品种单一、物质资源匮乏的问题。

  在医学领域,核技术与现代医学技术相结合,可以预防、诊断和治疗疾病。以放射性药物为例,它是一种含示踪核素标记的生物制剂,可应用于核医学示踪分子诊断技术中。与核医学显像设备配合使用,其对肿瘤诊断的发现率可达90%。核药还可用于免疫系统疾病,特别是肿瘤相关疾病的治疗。它利用射线(辐射)对生物体的电力和激发,定向破坏病变组织或改变组织代谢,达到治疗目的。此外,肿瘤放射治疗是核技术在医学领域的重点方向。它是利用各种放射线(如X线、γ线、电子束等)治疗恶性肿瘤的一种局部治疗技术,与手术、化疗并称为目前肿瘤临床治疗的三大核心手段,是核技术在医学中体现最为密集、潜力最大的领域。

  在公众安全领域,X射线、γ射线、中子等探测技术已广泛应用于航空、铁路、海运、公路等客运和货运安全检查中。近年来发展起来的核磁共振、核四级共振等“指纹式”高精度检测技术,也具有广阔应用前景。其中,大型集装箱/车辆检查系统是核技术在公众安全领域最成功的应用,已在北京奥运会、上海世博会、博鳌亚洲论坛等多项国际重大活动的安保中发挥了不可替代的作用。此外,融合了双能材料识别技术和螺旋CT扫描技术等尖端科技的CT型行李/物品检查系统,可用于探测固体/液体爆炸物/检疫性违禁品等多种类型的违禁品,并实现自动报警,具有更高的检出率和更低的误报率。

  在环保领域,核分析技术已应用于大气污染物监测,水体和各类环境样品的分析中;利用辐照技术开展大气、废水、污泥的净化处理,能获得比传统处理技术更高效、更低能耗、更准确的处理能力。例如,用电子束辐照技术处理废水。这种技术与传统废水处理技术相比,温室气体排放量少,基本不产生剩余污泥,处理速度快、范围广。又如,利用电子束辐照技术对废气进行脱硫脱硝处理,不产生废水废渣,无二次污染,副产品为硫铵和硝铵混合物,可生产肥料。

  潜力巨大 前景广阔

  核技术应用的发展深刻影响着世界各国的科技进步、经济发展和人民健康,已成为世界大国必争的战略制高点和优先发展的重要产业方向。核技术具有高度渗透性、产业关联性以及独特的技术优势,为自身发展提供了广阔空间。

  西方发达国家通过政府扶持和市场拉动,已在核技术应用产业领域形成了关联度高、节能、高效、无污染的新兴产业。与发达国家相比,我国核技术应用产值占GDP比重较小,产业发展潜力巨大、前景广阔。

  近年来,我国核技术应用产业逐渐受到重视,已上升为国家重点支持的战略性新兴产业,成为当前国防建设与国民经济发展不可或缺的重要领域。得益于政府的大力支持,借助资本市场畅通的融资渠道以及国内外旺盛需求的牵引,在全球核技术应用蓬勃发展的国际环境下,随着核技术应用新领域产业化条件日渐成熟,可以预测,我国核技术应用将继续保持强劲的发展势头,应用领域将不断拓展,应用规模将持续扩大。

  未来,核技术将会更加广泛、深入地应用于农业、医疗、环保等领域,进一步推动我国核技术产业向标准化、集约化与国际化发展。同时,随着核技术与其他技术、产业及经济社会各领域深度交叉融合发展,核技术应用将给人们生活创造更多美好的改变,进一步造福人类。

  (作者闫丽蓉系中国核科技信息与经济研究院工程师,童朴系副研究员)

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