身邊的核技術:廣泛用于工農業、醫療、環保等領域_科技_環球網

2019-04-15 08:36 經濟日報

  我們身邊的核技術應用

  閆麗蓉 童 樸

上圖 中廣核集團海上實驗堆平臺。

  左圖 “華龍一號”示范工程安注箱吊裝現場。

  (資料圖片)

  核能作為人類歷史上的一項偉大發現,應用領域非常廣泛。隨著科技不斷進步,人類控制核能的技術能力不斷提升——在核能制氫、海上浮動核電站、核能低溫供熱等領域,核能的應用潛力都令人期待。

  而在核工業領域中,還有著應用非常廣泛的輕工業——即非動力核技術應用。現在,就讓我們帶著一雙發現的眼睛,走近身邊的核技術應用世界

  前不久,我國核電領域傳來捷報:我國自主研發設計的“華龍一號”海內外示范工程4臺機組全部進入設備安裝階段。作為中國核電“走出去”的主打品牌,“華龍一號”凝聚了中國核電建設者的智慧和心血,其安全指標和技術性能均達到了國際三代核電技術的先進水平,極具國際競爭優勢。

  而核電僅是核能利用的一個方面,隨著控制核能的技術能力不斷提升,核能的發展前景日益廣闊。其中,核技術應用更已廣泛融入我們的生活之中。

  核技術應用的“前世今生”

  在很多人眼里,核技術神秘而高深。其實,核技術早已融入人們生活的方方面面。除了眾所周知的核武器與核電應用,核工業領域還有應用廣泛的輕工業——即非動力核技術應用(又稱為“同位素與輻射技術”,簡稱“核技術應用”)。國際原子能機構(IAEA)曾指出:“就應用的廣度而言,只有現代電子學和信息技術才能與同位素及輻射技術相提并論。”

  目前,世界上已有近150個國家和地區開展了核技術的研究、開發和利用,世界核技術應用產業的年產值近萬億美元。美國、日本、歐洲等發達國家和地區都極其重視核技術應用產業發展。自20世紀90年代以來,美國核技術應用產業的年產值占其GDP的比例一直保持在3%至4%,產值規模超過核電,已成為推動國家經濟增長的重要力量。

  我國核技術應用起步于20世紀50年代,歷經了科研開發的起步階段、應用開發的產業化階段以及快速發展三大歷史階段,現已步入高速發展期。但與發達國家相比,我國核技術應用市場的開拓仍處于初級階段,產值在國民經濟中所占比例非常小,2014年產值為1300億元,僅占當年GDP的0.2%。

  近年來,隨著我國對核技術應用產業的重視,2016年底的數據顯示:已有400多家單位直接從事核技術應用研發與生產,相關應用單位數千家。核技術應用年產值超過3000億元,年增長率保持在20%左右,占當年GDP的0。4%,為全社會提供近10萬個就業崗位,在提高人民生活水平、促進社會經濟發展中發揮了重要作用。

  伴隨改革開放40年來的經濟飛速發展、工業化進程加速推進,我國核技術的應用范圍不斷拓展,已廣泛應用于工業、農業、醫學、環保等領域,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、環境保護等方面形成一定的產業規模,取得了顯著的經濟和社會效益。

  發展快速 應用廣泛

  在工業領域,核技術應用的快速發展已成為推進新技術、新材料、新工藝、新方法不斷取得創新發展的動力之一。我們利用輻照技術改性高分子材料,使其具備低煙、耐高溫、不易老化等優點;利用射線工業CT等無損檢測裝置確定產品、設備、材料中存在的缺陷,提高產品質量。目前在高分子材料改性方面應用較為廣泛的輻照交聯技術,可以使線性高分子在射線作用下具有綠色、高效、易控等優點。利用該技術處理的聚乙烯,其耐溫等級和耐磨損性分別是普通PVC的2倍和10倍,已廣泛應用于能源、電力、交通、通信、建筑等領域。此外,經過輻射加工獲得的高性能塑料,可以用于制造衛星器件,制造人工心臟瓣膜、人工關節、人工角膜,等等。

  在農業領域,核技術已廣泛應用于植物輻射誘變育種、農產品和食品輻射加工、昆蟲輻射不育等領域,成為改造、革新傳統農業和促進農業現代化的重要科學技術。以食品輻射加工為例,用電子束直接或間接破壞微生物的核糖核酸、蛋白質和酶的輻射消毒滅菌技術,具有無污染、無化學殘留物、滅菌最徹底等優點,可用于殺滅食品中的微生物,防止食源性傳染病流行;還可用于降低果蔬的代謝速度,延長貨架期,在保障食品安全方面發揮重要作用。而植物輻射誘變育種技術作為常規育種手段的重要補充,可以有效緩解農林業存在的種植品種單一、物質資源匱乏的問題。

  在醫學領域,核技術與現代醫學技術相結合,可以預防、診斷和治療疾病。以放射性藥物為例,它是一種含示蹤核素標記的生物制劑,可應用于核醫學示蹤分子診斷技術中。與核醫學顯像設備配合使用,其對腫瘤診斷的發現率可達90%。核藥還可用于免疫系統疾病,特別是腫瘤相關疾病的治療。它利用射線(輻射)對生物體的電力和激發,定向破壞病變組織或改變組織代謝,達到治療目的。此外,腫瘤放射治療是核技術在醫學領域的重點方向。它是利用各種放射線(如X線、γ線、電子束等)治療惡性腫瘤的一種局部治療技術,與手術、化療并稱為目前腫瘤臨床治療的三大核心手段,是核技術在醫學中體現最為密集、潛力最大的領域。

  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。其中,大型集裝箱/車輛檢查系統是核技術在公眾安全領域最成功的應用,已在北京奧運會、上海世博會、博鰲亞洲論壇等多項國際重大活動的安保中發揮了不可替代的作用。此外,融合了雙能材料識別技術和螺旋CT掃描技術等尖端科技的CT型行李/物品檢查系統,可用于探測固體/液體爆炸物/檢疫性違禁品等多種類型的違禁品,并實現自動報警,具有更高的檢出率和更低的誤報率。

  在環保領域,核分析技術已應用于大氣污染物監測,水體和各類環境樣品的分析中;利用輻照技術開展大氣、廢水、污泥的凈化處理,能獲得比傳統處理技術更高效、更低能耗、更準確的處理能力。例如,用電子束輻照技術處理廢水。這種技術與傳統廢水處理技術相比,溫室氣體排放量少,基本不產生剩余污泥,處理速度快、范圍廣。又如,利用電子束輻照技術對廢氣進行脫硫脫硝處理,不產生廢水廢渣,無二次污染,副產品為硫銨和硝銨混合物,可生產肥料。

  潛力巨大 前景廣闊

  核技術應用的發展深刻影響著世界各國的科技進步、經濟發展和人民健康,已成為世界大國必爭的戰略制高點和優先發展的重要產業方向。核技術具有高度滲透性、產業關聯性以及獨特的技術優勢,為自身發展提供了廣闊空間。

  西方發達國家通過政府扶持和市場拉動,已在核技術應用產業領域形成了關聯度高、節能、高效、無污染的新興產業。與發達國家相比,我國核技術應用產值占GDP比重較小,產業發展潛力巨大、前景廣闊。

  近年來,我國核技術應用產業逐漸受到重視,已上升為國家重點支持的戰略性新興產業,成為當前國防建設與國民經濟發展不可或缺的重要領域。得益于政府的大力支持,借助資本市場暢通的融資渠道以及國內外旺盛需求的牽引,在全球核技術應用蓬勃發展的國際環境下,隨著核技術應用新領域產業化條件日漸成熟,可以預測,我國核技術應用將繼續保持強勁的發展勢頭,應用領域將不斷拓展,應用規模將持續擴大。

  未來,核技術將會更加廣泛、深入地應用于農業、醫療、環保等領域,進一步推動我國核技術產業向標準化、集約化與國際化發展。同時,隨著核技術與其他技術、產業及經濟社會各領域深度交叉融合發展,核技術應用將給人們生活創造更多美好的改變,進一步造福人類。

  (作者閆麗蓉系中國核科技信息與經濟研究院工程師,童樸系副研究員)

責編:李文瑤
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