杜静玲，赵志祥，刘文平，王国宝，彭 伟，陈殿华，王传桢

(1.中国原子能科学研究院，北京 102413；2.山东蓝孚高能物理技术股份有限公司，山东 济南 250101；3.中国同位素与辐射行业协会，北京 100045；4.北京三强核力辐射工程技术有限公司，北京 100037)

除了众所周知的核武器与核电，核工业领域还有应用广泛的轻工业，即非动力核技术应用(简称“核技术”)。国际原子能机构(IAEA)曾在报告中指出：“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。”其中同位素与辐射技术即为核技术。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，成为世界大国必争的战略制高点和优先发展的重要方向。美日等发达国家将“动力应用”与“非动力应用”视作核技术应用的两个方面，并认为它就像车的“两个轮子，不可偏废”，西方发达国家核技术的产值甚至远超核电，占到国家总产值的2%～4%。

近年来，我国核技术应用产业逐渐受到政府的重视，上升为政府重点支持的战略性新兴产业，发展速度很快，年产值已突破4000亿元人民币，年增长率保持在20%左右，形成了具有一定规模和水平、较为完整的体系，并已广泛应用在工业、农业、医疗、环保、国家安全等国民经济领域，取得了良好的社会经济效益，成为当前国防建设与国民经济发展不可或缺的重要领域。但相比于发达国家，我国核技术应用产业的产值在国民经济中占比例仅为4‰，还很低。因此，有必要调研我国核技术应用产业发展的最新情况，了解和强化优势领域，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，将我国核技术应用打造成为核技术“走出去”的另一张“国家名片”。

1 我国核技术应用发展现状

1.1 概况

我国核技术应用起步于上世纪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。2002—2015年核技术应用产值示于图1，截至2016年12月底，我国已有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4000亿[1]，是2010年的3倍，年增长率保持在20%左右，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不可替代的重要作用。

图1 2002—2015年核技术应用年产值增长情况Fig.1 Annual output value of ANT in China in 2002—2015

与工业化发展阶段相适应，我国核技术的应用领域不断拓展，广泛应用于工业、农业、医学、环保等领域，并已在辐照材料改性、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(图2)。

图2 中国核技术应用2016年各应用领域产值分布情况Fig.2 Outputs of different industries of ANT in China,2016

随着产业规模不断扩大和国家重视程度的加深，相关产品的性能和技术水平提升很快，得到国际同行越来越广泛的认可，电子辐照加速器、钴-60放射源及其辐照装置、大型集装箱检测系统等许多产品已走出国门，销往东南亚，乃至欧美。

1.2 核技术应用技术与装置发展现状

1.2.1电子辐照加速器技术与装置发展迅速

我国的电子辐照加速器技术起步于上世纪60年代，取得了长足的进步。电子辐照加速器装置数量增长迅猛，已具备相当规模，并以优异的性价比赢得欧美等国际市场的青睐。

1) 电子辐照加速器技术研发取得长足进步

我国电子辐照加速器主要研制单位有10多家，成功研发了不同类型、多能量段的加速器数十种，基本满足国内需求。

工业用电子辐照加速器的研发和生产以1～5 MeV的中能辐照电子加速器为主。其中，高频高压(地那米)型加速器为主要产品，近期研制成功的5.0 MeV/30 mA电子辐照加速器，能量和束流不稳定度小于3%；在3.0～5.0 MeV 能量下扫描不均匀度小于10%，标志着我国已全面掌握了高频高压型加速器的核心技术。

能量大于5 MeV的我国高能辐照电子直线加速器技术也取得了突破性进展。“S波段10 MeV/20 kW 电子直线加速器”和“L波段10 MeV/40 kW工业辐照电子加速器[2]”在2011年和2013年相继研发成功，为我国辐射材料改性、新材料研发、环境保护等领域的发展提供了更为有效的工具。

2) 电子辐照加速器数量增长迅猛

专业化、规模化的电子辐照加速器生产基地初具规模，装备数量迅猛增长(表1)。如图3所示，我国加速器数量从2008年底的140台/套发展到现有的500余台/套，占全球电子辐照加速器总量2 000台的近1/4，总功率超过3.5万kW，占全球总功率8.0万kW的43.8%，年增长率在20%以上[3]。国产加速器的国内市场占有率达到80%以上。中广核核技术发展股份有限公司(简称中广核技)和无锡爱邦辐射技术有限公司(简称无锡爱邦)作为我国电子辐照加速器的龙头企业，2011—2015年的年产量之和均在30台以上。

表1 我国现有电子辐照加速器及科研生产单位Table 1 China’s current researchers and producers of electron beam accelerators

3) 国产电子辐照加速器具备国际供货能力

国产电子辐照加速器性能得到国际认可，部分产品出口海外，其中最具代表性的是中广核技，旗下中广核中科海维科技发展有限公司(简称中科海维)和中广核达胜加速器技术有限公司(简称中广核达胜)的加速器产品已出口海外18台，销往日本、韩国、印度、印尼、泰国、巴基斯坦等国，并于2016年2月成功进入美国市场。另一龙头企业无锡爱邦的产品也远销韩国、印度、土耳其、俄罗斯、印度尼西亚等国。

1.2.2γ射线源及其集成装置实现出口

以钴-60源国产化为标志，我国放射源生产技术有了实质性提高。与此同时，γ辐照装置设计建造能力大幅度提升，国产γ辐照装置不仅可满足国内需求，还具备国际供货能力，先后出口泰国、越南和马来西亚等国。

图3 我国电子加速器的发展历程Fig.3 Development of electronic accelerator for irradiation in China

1) 钴-60源成功实现国产化

2010年，中国同辐股份有限公司(简称同辐公司)成功掌握了完全自主知识产权的万居里级钴-60源生产技术，形成了年产600万Ci60Co辐照源的能力，产品的各项技术指标和质量水平达到甚至超过了国外同类产品水平，可满足我国约75%的市场需求；据统计，2016年，国产钴源实现销售收入1.4亿，同辐公司一举跃升为全球第三大工业钴源供应商，不仅占据了我国市场，还出口至巴基斯坦等国。

在医用钴-60源开发方面，重水堆大批量生产医用60Co于2017年3月获批，首批成品预计2019年上市，届时国产伽马刀将拥有“中国心”。

2) γ辐照装置设计建造能力大幅度提升

图4 中国γ辐照装置的发展历程图Fig.4 Development of γ Irradiation Facility

国产γ辐照装置近10年来数量增长迅猛(图4)，到2015年底，设计装源能力为30万Ci以上的钴源辐照装置130多台，占全球总量300台的40%以上，除了2台是进口装置之外，其余均为国产。国产最大设计装源能力600万Ci。总设计装源能力超过1.7亿Ci，实际装源量约7000万Ci，占全球的23%[3]。与2003年相比，装源量增长5倍多，主要用于食品辐照、中药辐照和医疗器械的辐照消毒灭菌以及部分材料改性。

1.2.3放射性同位素制备技术取得新进展

我国放射性同位素制备技术在过去10多年取得多项新进展，已具备几乎所有医用放射性同位素的制备能力。掌握了百万居里级60Co同位素技术，具备了产业化的生产能力；建成了十居里级制备碘-125的间歇循环回路和居里级碘-123气体靶制备系统；建成高浓铀制备裂变同位素99Mo的平台，具备了医用同位素99Mo-99mTc的规模化生产能力，产品质量与国际接轨，销售额超亿元人民币；形成了177Lu、64Cu和68Ge以及211At的批量生产能力。

1.3 核技术应用产业发展现状

我国核技术应用已广泛地应用于工业、农业、医疗、环保、国家安全等国民经济各个领域，在材料改性、医疗保健产品灭菌、工业无损检测、辐射育种、食品与农产品辐射加工、核医学、公共安全等领域形成了一定产业规模。

1.3.1工业应用

核技术应用在工业中的应用发展较快，尤其是在辐射加工、射线工业CT无损检测等领域。

1) 辐射加工产业规模迅速增长

截至2015年底，我国辐射加工产业产值规模已达到1000多亿，年增长率保持在15%左右。辐照材料改性、医疗卫生用品辐照灭菌等辐射加工服务以及辐射技术装备领域实现了产业化发展，产业规模分别达到500亿、400亿和100亿人民币，数据列于表2[3]。

表2 辐射加工产业分布情况Table 2 China’s radiation processing industry

2) 工业无损检测水平大幅提高

我国工业无损检测装置近年来的发展成果以工业CT为代表，整体技术水平大幅度提高，应用日益广泛。

在高能X射线工业CT检测方面，我国已能完全自主开发和生产2～15MeV的工业CT/DR系统，形成了以同方威视、重庆大学等多家单位为技术核心的工业CT系统开发和制造企业。中国工程物理研究院的6 MeV高能CT检测系统，空间分辨率可达2.0 Lp/mm，密度分辨率0.8%；同方威视高能工业CT，主要技术指标：射线能量2～15MeV，密度分辨率0.3%～1%，空间分辨率1～2.5Lp/mm。

在低能X射线工业CT检测方面，中国工程物理研究院450kV双源双探测器工业CT系统在常规CT模式下，空间分辨率达到3.0Lp/mm，密度分辨率达到0.8%。在显微CT模式下，最大放大比可达400倍，细节分辨力为1μm；重庆大学CD系列低能工业CT系统具有检测精度高、检测速度快等特点，射线源能量20～450kV，空间分辨率1～3.0Lp/mm，密度分辨率优于0.2%。

1.3.2农业应用

经过近60年的发展，核农学已广泛应用于植物辐射诱变育种、农产品辐射加工、农业核素示踪、昆虫辐射不育等领域，对我国农业生产发展和农业科学技术进步产生了深刻的影响，已经成为改造、革新传统农业和促进农业现代化的重要科学技术。

1) 辐射育种取得显著成绩

我国在粮食作物辐射诱变育种方面取得了显著成绩，在45种植物上育成800多个突变品种，占世界辐射诱变育成品种的26%，成为名符其实的核农学大国。在全国作物耕种面积中，辐射诱变育成的品种占到二成。调研显示，我国育成的突变品种最高年种植面积在1.3亿亩以上，每年为国家增产粮食35～40亿公斤。辐射诱变育成的油料作物每年产量10多亿公斤，年产值约为100～120亿元。

2) 农产品、食品辐射加工量占全球一半

我国农产品、食品辐照的基础研究、辐照品种、辐照数量、法规体系建设和产业化应用等方面取得了多项新进展，已在抑制农产品发芽、杀虫、防霉以及保障农产品食用安全性等方面，发挥出了重要和不可替代的作用[5]。根据相关统计，2015年辐照量超过40万吨，占全球总量70万吨的一半以上，年产值超过180亿元。但目前我国辐照农产品年加工量仅为农产品总量的万分之一，加工潜力颇大。

1.3.3医学领域应用

1) 国产医疗设备取得新突破

(1) 医用直线加速器增幅明显

我国医用直线加速器增幅较大，从1986年的71台到2015年的1931台[3]，增长26倍，2006年以来数量翻了一翻(图5)。在医用加速器研制生产上发展迅猛，能力比较全面，相关厂家15家，不仅能够开发所有医用能量档的电子直线加速器，在磁控管和新加速器研制上也取得了明显的进步。可稳定运行在2.8MW的磁控管比同型号国际产品功率更高；X波段医用加速管和6MV/0.7MV的同源双束加速器也已面世。

图5 1986—2015年我国医用直线加速器数量增长情况Fig.5 Growth of medical linacs between in 1986—2015

(2) 质子和重离子治疗加速器取得重要进展

质子和重离子治疗技术取得重要进展，强流质子回旋加速器等指标和性能优越，使我国成为少数拥有新一代放射性核束加速器的国家，是我国医疗发展特别是肿瘤治疗水平的重要标志。继重离子束辐射癌症治疗2006年12月进入临床研究阶段并收到显著疗效后，我国已成为国际上第4个有能力进行重离子治癌临床研究的国家。在质子治疗方面，我国已经掌握了回旋加速器核心技术，研发出了具有自主知识产权的100MeV回旋加速器，生产出了正电子发射断层成像术(PET)医用回旋加速器样机，并将实现产业化；230 MeV质子治疗专用加速器已完成关键技术研发，进入整机研制阶段，预计两年内可具备应用条件。

(3) 国产医学影像诊断设备得到国际同行认可

国产医学影像诊断设备近几年异军突起，上海联影医疗科技有限公司(简称上海联影)生产的医学影像诊断新品——112环数字光导PET-CT、动态多极3.0T MR、实时多维全息mrCT，得到国际同行认可。112环数字光导PET-CT以其高灵敏度、高分辨率、大轴向视野，使得用药量比传统产品减少一半，检查时间缩短一半以上。112环数字光导PET-CT与将要推出的一体式全数字PET-MR作为无创伤性高性能影像诊断设备，可提供详尽的功能与代谢等分子层面信息，有望将精准诊断推向全新的高度[6]。

上海联影以其卓越的研发能力赢得美国顶尖分子影像团队“探索者”联盟的青睐，其近期将携手联影，打造世界首台全景扫描PET-CT“探索者”，以40倍于传统PET设备的灵敏度与颠覆性的实时全身动态扫描技术呈现人体内所有器官的动态代谢过程。

图书管理员是图书馆的重要组成部分，图书馆的任何发展都离不开图书管理员的工作支持，图书管理员日常的基本工作职责就是收集、整理、保存图书馆的书籍资料[9]。医院图书馆为更好的开展继续医学教育，图书管理员的工作职业也有了一定的改变，除了以前的单机式归纳整理书籍外，还需要对书籍资料的潜在价值进行开发利用，以便书籍资料能够及时被医务人员阅读、学习。随着当今社会的网络信息技术发达程度不断升高，大量信息充斥网络世界，图书管理员便需要从中收集有用的资料进行整理然后发挥其用途，这也是新时代管理员需要履行的职业责任[10]。

(4) 国产放疗设备治疗率大幅提高

国产放疗设备，包括医用加速器以及一些放疗辅助设备均取得重大进展。例如，上海联影自主研发的CT影像引导直线加速器(uRT-linac 506c)首次采用了CT-Linac一体化技术，直线加速器机架后集成了一台16排诊断CT，达到了放疗呼吸门控(respiration-gated radiotherapy,IGRT)高清化和低剂量化，提高了临床精度。506c内置自主研发的120片多叶准直器配合驻波加速管，治疗束能量6MeV，剂量率达到1400MU/min，治疗效率大幅提高。

一些放疗辅助设备，如CT模拟定位机、三维远/近治疗计划系统、X-刀和后装治疗机等放疗设备研发进展顺利，攻克了一大批关键技术，取得了一批具有自主知识产权和重要市场应用价值的成果。如苏州雷泰医疗科技有限公司生产的基于等中心下2 mm薄叶片的电动多叶准直器系统(MLC)，基于154μm分辨率的a-Si高能影像引导系统(MVIGRT)和基于GPU加速的Monte Carlo放疗计划系统(TPS)等产品已远销美国、欧洲、亚洲和拉丁美洲等数十个国家和地区。

2) 医学领域应用全面拓展

我国核医学显像诊断和治疗技术发展迅速，全面拓展，形成了完整的临床应用体系。根据相关统计，截至2015年12月31日，全国单光子发射计算机断层成像术(SPECT)和符合线路SPECT数量超过600台，PET和PET/CT 258台，核医学显像诊210万人次/年，诊断费用近50亿元[7]。

在核医学治疗方面，我国的肿瘤治疗机构在过去的30年里大幅增长，从1986年264家增长到2015年的1413家，增长情况示于图6[3]。我国放疗市场由2008年的58.3亿元增长至2015年的269亿元，年复合增速为24.42%，且放疗市场增长呈现加速迹象。

图6 1986—2015年我国放射治疗单位增长情况Fig.6 Growth of Chinese medical institutions engaging in radiotherapy in 1986—2015

1.3.4公众安全应用

在公众安全领域，X射线、γ射线、中子等探测技术已广泛地应用于航空、铁路、海运、公路等边境口岸的客运和货运安全检查中。近年来发展起来的核磁共振、核四极共振和宇宙线μ子散射等“指纹式”高精度检测技术应用前景也十分看好。大型集装箱/车辆检查系统等安检设备赢得了良好的国际声誉。

1) 大型集装箱/车辆检查系统享誉海外

大型集装箱/车辆检查系统是核技术应用在公众安全领域最成功的应用。代表性企业同方威视的大型集装箱检测系统采用先进的X射线成像或快中子/交替双能X射线成像技术，具有强大的物质识别能力以及优质的扫描图像(图7)，连续4年占据国际市场份额第一位，2015年国际市场占有率达到31.6%。该系统多次参与世界重要活动，服务于首脑峰会、奥运会、世博会、博鳌亚洲论坛年会等多项国际重大活动的安保工作，装备到全球140多个国家的海关和边防口岸。

2) 国产CT型行李/物品检查系统实现自动报警

国产CT型行李/物品检查系统(图8)融合了双能材料识别技术和螺旋CT扫描技术等尖端科技，可分别获取彩色高清三维图像、切片图像和透视图像，探测固体爆炸物/液体爆炸物/毒品/检疫性违禁品等多种类型的违禁品，实现自动报警，检出率更高，误报率更低。

1.3.5环保及其他领域应用

除了在医学、工业、农业和公众安全领域的广泛应用，近年来核技术应用在环保领域的应用也在逐步拓展，已经应用到环境污染监测和三废处理中。我国第一个电子束辐射处理烟气废气示范工程建于成都；利用电子加速器处理工业废水步入产业化的初级阶段，最新研制的5000m3/d的印染废水深度处理示范装置已在浙江投入试运行，可使废水的化学需氧量(COD)从200mg/L降至60mg/L以下，出水色度低于10倍，处理费用2.45元/m3，出水水质满足当地直排标准。

图7 高能双能图像示例Fig.7 A high-definition image produced by a system of Nuctech

图8 双能螺旋CT技术带来高清晰的彩色三维图像、切片图像和透视图像Fig.8 Colorized high-definition 3-D image,slice image and perspective image provided by dual energy spiral CT

此外，核技术应用在雾霾溯源、考古、法证学等领域的应用也取得了突出进步。

2 我国核技术应用发展趋势

2.1 政府持续推进为产业健康发展护航

我国政府近期出台了多项促进核技术应用发展的政策和法规，持续推进我国核技术应用的健康发展。

国家原子能机构积极推进《原子能法》和《核安全法》的立法工作，为核技术应用产业发展提供法律保障。

2015年，国家“十三五”规划将核技术应用纳入加强前瞻布局的战略性新兴产业。在国务院随后印发的《“十三五”国家战略新兴产业发展规划》[8]中，提出超前布局战略性产业，在核技术应用等核心领域取得突破，加快发展非动力核技术，支持发展离子、中子等新型射线源，研究开发高分辨率辐射探测器和多维动态成像装置，发展精准治疗设备、医用放射性同位素、中子探伤、辐射改性等新技术和新产品，持续推动核技术在工业、农业、医疗健康、环境保护、资源勘探、公共安全等领域应用。为贯彻执行国家产业政策，我国核行业主管部门——国家原子能机构在其《2016核工业发展规划》对其进行了全面而系统的布局。

2.2 我国核技术应用发展前景广阔

一批大科学装置的建成极大地促进了我国核技术应用的发展，为核技术应用的产业化发展奠定了基础。未来，在我国实施创新驱动战略的背景下，政府将加大对原始创新的支持力度，持续增加对核技术应用基础研究的投入，这将进一步推动核技术应用的发展，进而促进核技术应用产业的标准化、集约化与国际化。

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和IAEA的大力帮助下，随着核医学、消毒灭菌、环境保护、轮胎预硫化、辐照固化等新领域的产业化条件成熟，我国核技术应用将继续保持强劲的发展势头。据业内专家预测，年增长率将保持在20%甚至更高；应用领域将不断拓展；应用规模将持续扩大，在未来十几年内可能达到万亿规模，前景十分广阔。

3 结语

我国核技术应用行业经过几十年的发展，已达到年产值4000亿元的规模，涉及20多个行业领域。作为国家重点支持的战略性新兴产业，核技术应用本身在不断发展，应用领域的范围也在不断扩大。在国家力推“核电出海”和我国核电建设快速发展的背景下，与其密切相关的核技术应用将随着国民对核科技认知的不断提升，逐步渗透到经济社会的更多领域，迎来跨越式发展。在政府的大力推动和业界的不懈努力下，我国核技术应用有望被打造成为继核电之后，我国核技术“走出去”的另一张“国家名片”。

参考文献：

[1] 王攀,滕军伟,等.核技术应用万亿市场待开启[N].经济参考报，2016-12-14(A05).

[2] 无锡市科学技术局.国内首台L波段10 MeV/40 kW工业辐照电子加速器研制成功[J].江苏科技信息,2013,7:17.

[3] 中国科学技术协会.2016—2017核技术应用学科发展报告[M].北京:待出版.

[4] Yu C,Zeng Z.Development and application of electron linear accelerator of CIAE[C].Vienna:International Atomic Energy Agency,2017:158.

[5] 中国科学技术协会.2014—2015核科学技术学科发展报告[M].北京:中国科学技术出版社，2016:253-256.

[6] 上海联影官医疗科技有限公司官网.[EB/OL].http:∥www.united-imaging.com,2017-12-25.

[7] 中华医学会核医学分会.全国核医学现状普查结果简报[J].中华核医学与分子影像杂志,2016,36(5):479-480.

[8] 国务院.中华人民共和国国务院“十三五”国家战略新兴产业发展规划[Z].2016-11-29.