中國核技術的和平利用

追溯原子物理發展的長河，早在公元前4世紀，希臘哲學家留基伯和他的學生德莫克利特就提出了“原子”的概念。

17世紀科學家們發現了幾十種元素。

19世紀人們逐漸建立了原子分子學說；1897年湯姆遜發現了電子，并因此獲得了1906年的諾貝爾獎；1896年貝克勒耳發現鈾的放射性，之后，居里夫婦發現了鐳和釙的放射性；1908年，法國物理學家佩林用實驗測定了分子的大小，終于在科學界確認了現代分子原子學說。

20世紀在原子核物理方面的一項巨大成就是原子核能的應用：1919年盧瑟福發現了中子，1934年約里奧-居里夫婦發現了人造的放射性同位素。人工放射性元素的發現，開辟了放射性同位素在科學技術方面應用的廣闊領域。之后，科學家找到了打碎鈾核的方法，從而獲得了巨大的核能量，這是制造原子彈的基礎，同時，科學家也找到了把幾個輕核聚合起來的辦法，這是制成氫彈的基礎。原子彈的爆炸讓全世界知道了核能和它的威力。 21世紀，核技術的和平利用得到了大規模的發展，核技術與其它技術相結合產生了諸多新興技術，這些技術在人類認識自然、維護生存環境以及人類的延續和發展活動中都是不可缺少的。

21世紀的核技術已經不再是核武器的代名詞，核技術在各個領域的應用極大地惠及了人們的生活：從餐桌上的美味佳肴、俊男美女身上光彩斑斕的時裝、博物館里璀璨的珠寶、高堂之下富麗堂皇的居室用品、路上疾馳的汽車、天上飛行的航天器到被延續了生命的病人、多姿多彩的新物種、經過管理的自然資源、取之不盡的能源等等都有核技術的貢獻。

目前對核技術的應用主要有三種形式，即：核能發電、輻照加工和同位素示蹤。低碳能源的重要組成部分——核能發電

為了響應《聯合國氣候變化框架公約》，減少碳排放，全世界各國都在努力發展清潔能源，核電、太陽能與風能共同成為三大清潔能源。一個1000兆瓦的核電站，與同等規模的火電站相比，每年可減排二氧化碳600萬噸。 據國際原子能組織(IAEA)統計，截止到2008年12月31日，全球核能發電量能力為372兆瓦(MW)，核電的發電量在全球發電量中占14％。

近年來，有能力的國家在發展核能產業上都進一步加大了力度。如，英國在2008年1月發表的一份白皮書中指出：為了滿足碳減排目標和保證能源供應，核能將繼續成為英國的低碳能源組合的一部分，并強調核能源是符合公眾利益的能源；意大利宣布重新啟動于1987年全民公決關閉的核電計劃；羅馬尼亞、保加利亞、芬蘭、瑞士、斯洛伐克、斯洛文尼亞和加拿大都有擴展核電的計劃，2001年5月17日，美國政府頒布了新的美國核能政策，指出“應該發展清潔的、資源無限的核能”，并將“擴大核能作為國家能源政策的重要組成部分”。同年，美國核工業界提出在2020年前，新增核電裝機50000兆瓦的設想目標，美國眾議院通過了“保障美國未來能源”的法案，支持在現有核電廠址上建設新的核電機組，增加國家在核能方面的研究費用，增加各大學的核科學及核工程的教育經費和研究費用。同時，從美國核技術專業的學生數量看，美國未來的核技術產業也呈擴展的趨勢；為防止潛在的能源危機，俄羅斯計劃在2020年前修建40座核反應堆；日本政府為了兌現削減C02排放目標的承諾，提出在2001年至2010年新建13座(約16940兆瓦)核電站。

據IAEA預測，全球核發電能力在2030年前將增加473兆瓦(電子伏特)。

1985年，我國建設了第一個核電站——秦山核電站，之后又建立了秦山二、三期核電站、田灣核電站、大亞灣核電站、嶺澳核電站等。截止到2009年底，我國已建設了11個核電項目，但核電在電力供應中所占比例依然較低。2009年11月，我國向國際社會承諾，到2020年單位GDP二氧化碳排放量要比2005年下降40％～45％。為了實現這一目標，加快推進核電建設已經成為社會各界的廣泛共識。統計顯示，2009年核電基本建設投資完成額比上年增長74.91％，據估計，到2020年之前，我國在核電上的投入將達到7000億元人民幣。

廣泛運用的輻照技術和同位素示蹤技術

隨著核技術的發展，輻照技術和同位素示蹤技術在農業和食品上的應用越來越廣泛，主要有以下方面：

誘變育種改良作物 通過誘變技術培育優良作物品種自1928年發明以來，在世界糧食安全與營養供給中發揮了顯著作用。據不完全統計，截止到2009年9月，世界上60多個國家在170多種植物上利用誘發突變技術育成和推廣了3088個突變品種(其中通過核技術誘變育種2316個)，其中，我國在45種植物上育成了802個突變品種(其中通過核技術誘變育種625個)，超過目前國際誘變育成品種庫中總數的四分之一而位居世界第一。中國育成的突變品種最大種植面積達900萬公頃，每年為國家增產糧、油、棉10～12億公斤，社會經濟效益超過20億元。

我國輻射誘變育種的研究開始于20世紀50年代后期，70年代育出大批新種，如：水稻原豐早、水稻浙輻802、小麥山農輻63、小麥揚輻6號、大豆鐵豐18、棉花魯棉一號等，其中，水稻浙輻802曾連續9年居全國水稻種植面積第一。輻射誘變育成的新種年播種面積900萬畝，占全國糧食播種面積的10％。

盡管我國在輻射誘變育種上取得了成績，但據浙江大學原子核農業科學研究所調查，1996年到2006年這10年中，國家級重大研究項目極少，參與國際前沿水平的大項目也相對缺乏，導致核農學發展緩慢。

殺菌，衛生檢疫，延長貨架期及其他作用

殺菌方面：輻照食品(包括功能食品、中草藥)能殺滅產品中的致病菌和害蟲，以達到提高食品衛生質量、減少糧食霉變浪費、防止食品中毒、傳染病的傳播等目的。在食品輻照商業化之初，由于人們對核的恐懼，導致食品輻照業發展緩慢。上世紀四十年代，人類看到核的第一眼就是那個標志性的“蘑菇云”，切身感觸到的是如同天災一般的破壞力，之后，在核技術發展的進程中，人類是懷著恐懼在猶豫之中接受著核技術帶來的成果。隨著核技術在各行業中的應用的逐漸擴展，人類面臨的環境污染、有害生物的挑戰越來越嚴峻，多數國家的公眾對核技術的接受性逐漸增強。

1974年，世界第一個商業化食品輻照裝置在日本建成。1994年美國的第一座食品輻照裝置運行。2000年第一座用于食品輻照的商用X射線裝置投入運行。目前，全世界已有45個國家和地區建立了約250座鈷-60商業化輻照裝置(源強18.5PBq以上)和800臺商業化加速器用于輻照加工。

美國是輻照食品商業化發展最迅速的國家之一。從上個世紀90年代開始，在美國，因肉制品、新鮮水果和蔬菜污染而爆發的食品中毒的事件迅速上升，病源菌是死亡率較高的新型微生物，如：大腸桿菌O157、單核細胞增生李斯特氏菌等。為此，2000年前后美國發布了～系列法規，批準了多種食品的輻照，之后，美國超市出現了大量帶有輻照標志的食品，這些食品被認為是安全食品。食品衛生的挑戰使美國人對輻照食品的態度從冷漠轉向親近直至依賴。

不僅如此，對輻照食品一直持保守態度的英國于2009年7月更新了有關輻照食品的法規，簡化了第三國輻照裝置(處理的輻照食品在英國市場上銷售，但，輻照裝置不設在英國本土)在英國注冊的手續，增加了允許輻照的食品種類。

到目前為止，全世界已經有57個國家和地區的政府或國際組織，批準了二百三十多種輻照食品可以上市。

2006年，全世界大約有400，000噸輻照食品進入商業流通領域，其中，中國的輻照食品在世界輻照食品總量中占的份額最大，是世界第一大輻照食品生產國。

我國輻照食品的發展從上世紀70～80年代起，在當時國家科委的 “六·五”、“七·五”和“八·五”項目中均有輻照食品的研究項目，八十年代439人的輻照食品食用實驗震撼了全世界。在這些研究的基礎上，我國制定了一系列有關輻照食品的法規和標準。但是，自1996年輻照食品的六類衛生標準出臺至今已有十幾年的時間了，這期間沒有發布任何新的或更新原有的輻照食品及中藥的標準和法規。在這期間，我國乃至世界的食品業、輻照業都有了很大發展，舊的法規標準已不適應輻照業的發展。盡管我國的食品輻照量居世界第一，但我國還沒有一家輻照加工企業列入世界輻照加工企業的前三名。到目前為止，我國也沒有一家以輻射技術為主業的上市公司，即使與中小板上市公司的條件相比，能夠滿足要求的國內輻照加工企業也是鳳毛麟角。我國輻照加工企業的業務規模和知名度都有待提高。

2009年，我國頒布了《中華人民共和國食品安全法》，并成立了食品安全管理委員會，在新的法律和管理機構下，盡快建立和完善我國的輻照食品管理體系，使輻照技術成為控制食品安全的有效手段，不斷促進我國輻照業的發展，將是當前亟待加強的重要工作。

衛生檢疫方面：美國2003年通過了法規：接受采用輻照作為一種檢疫處理方法處理的水果進口到美國。由于檢疫不過關，印度向美國出口芒果已中斷了十余年。美國的新法規頒布后，2004年印度人使用輻照技術殺滅了芒果核中的昆蟲，印度的芒果重新踏上了美國的土地，此舉引來東南亞盛產芒果的諸多國家的效仿。

國際輻照協會(IIA)報道：泰國、印度、越南和澳大利亞正占有著越來越多的輻照熱帶水果帶來的市場。2006年，估計全世界有900萬噸(2.0萬英鎊)的輻照新鮮農產品。現在，在亞太地區和北美地區輻照水果就有大約2，000噸(4.4億英鎊)。由于輻照技術的應用，2009年，越南火龍果大漲到10美元～11美元／每公斤，遠高于之前的5美元／每公斤。芒果、山竹、紅毛丹、木瓜、荔枝以及火龍果都是很受歡迎的產品。

據國際輻照協會統計，大約有20個國家，包括阿根廷、澳大利亞、孟加拉國，泰國、美國和越南已經立法，允許使用輻照技術作為植物檢疫的手段。另外20個國家，包括以色列、牙買加和烏拉圭正在與國際原子能機構討論是否使用輻照作為食品檢疫的手段，以克服因病蟲害造成的貿易壁壘，增加新的農產品出口市場。

我國在蔬果出口中尚沒有成規模地使用輻照技術。

我國每年進口糧食2000多萬噸，還有其他農副產品，因在杜絕進口小麥中的矮星黑穗病中使用了輻照技術，從而保證了有害生物不會隨進口農產品進入我國。

印度，泰國，馬來西亞，巴西，澳大利亞、新西蘭等國家也廣泛將輻照技術用于進出口產品的衛生檢疫。

延長食品貨架期方面：輻照能夠明顯降低種子的呼吸強度，從而推遲成熟期的到來，達到延長貯存期的目的；輻照還可以干擾農作物體中ATP的合成，使細胞核酸減少，從而抑制生物體發芽。輻照大蒜、洋蔥和土豆抑制其發芽是成熟的技術，在土豆大蒜的產區已被普遍應用。我國輻照大蒜出口具有相當的規模。 2009年，我國的柑橘滯銷造成巨大損失。2010年香蕉滯銷，又重演了同樣的事件。為此，亟需建立有效的水果保藏體系以減少貯存期間產生的損失。冷藏鏈是一種有效的水果儲藏體系。此外，輻照技術可能成為水果保藏的另一種方法。在原國家科委“六、五”計劃實施期間，曾經對蘋果、荔枝、柿子等水果作過輻照實驗，實驗結果證明，輻照技術對延長供試水果的貨架期有效。但較好的保存效果還需依賴于輻照技術和水果的采摘期相結合，所以，真正產業化的品種和數量尚不多。

其它尚處于研究階段的應用：輻照技術還可以使食品脫敏、除毒和加工特殊用途的食品。但這些用途的加工規模很小，有些尚處于研究階段。如利用v射線破壞食品中能夠發生免疫反應的分子結構；用輻照的方法降解食品中含有的不利于健康的成分；為避免污染外太空，太空食品經過輻照成為無菌食品以及將輻照絕育技術用于多種病蟲害的防治，等等。

同位素示蹤技術在農業上的應用

近年來，同位素技術被越來越多地用在農業的可持續發展上。例如：應用氫、硫、磷或氮的同位素示蹤研究飼料養分在牲畜體內的吸收和轉化，并評價微生物在牲畜瘤胃中的提高飼料利用率的作用，以提高牲畜的健康和產量；通過同位素標記DNA的方法，鑒定和挑選理想的遺傳基因，等等。

穩定同位素是大自然的“生態錄像機”，可以用其研究動物進化、候鳥的遷徙和繁殖棲息地；用以評估和預測人禽共患疾病傳播的風險；還可以用作追溯農作物和畜產品生產地；用于地下水資源的監測和評估，從而在建設綠色農業中發揮重要的作用。

不可小覷的新興學科——核醫學

一門新興的學科——核醫學

核醫學是采用核技術診斷、治療和研究疾病的一門新興學科。

核醫學可分為兩個學科，即臨床核醫學和實驗核醫學。實驗核醫學，是利用核技術探索生命現象的本質和物質變化規律，廣泛應用于醫學基礎理論研究，其內容主要包括核衰變測量、標記、示蹤、體外放射分析、活化分析和放射自顯影等；臨床核醫學，則是利用開放型放射性核素診斷和治療疾病的臨床醫學學科，由診斷和治療兩部分組成。診斷核醫學包括以臟器顯像和功能測定為主要內容的體內診斷法和以體外放射分析為主要內容的體外診斷法；治療核醫學是利用放射性核素發射的核射線對病變進行高度集中照射治療。

我國的核醫學開創于20世紀50年代，1980年全國僅有3臺y照相機，核醫學工作者僅有20余人。20年后的今天，我國已有功能測定儀644臺，放免分析儀816臺，化學發光和時間分辨熒光檢測儀253臺；y照相機100余臺，單光子發射計算機斷層顯像儀450余臺，符合線路SPECT 90多臺，正電子發射計算機斷層顯像儀25臺；全國現有800多個核醫學科室，5000多位專業人員；我國年放射性核素功能測定38萬多人次，年放射性核素顯像50萬人次左右。據不完全統計，我國年放射性核素治療人次為16萬多人次。目前全國各地的大中型醫院和部分基層醫院都建有胰島素的放射免疫分析實驗室，能夠進行激素、蛋白、抗體、腫瘤標志物等300余種生物活性物質的檢測。在原有的基礎上，其他體外放射分析方法也得到了不斷發展，如高靈敏的免疫放射分析法使檢測的靈敏度大大提高。同時，非放射標記免疫分析如酶標記免疫分析、化學發光免疫分析和時間分辨熒光分析等技術飛速發展，并開始廣泛用于臨床，體外分析年檢測近900萬人次。

輻射技術和同位素技術在醫療上的應用

輻照消毒和滅菌醫療用品：輻射技術用于醫療產業主要是消毒滅菌醫療器械，提高醫療器械的衛生質量。輻射滅菌和環氧乙烷滅菌是醫療器械滅菌的兩種主要方法，從全球醫療用品的消毒滅菌市場看，輻射滅菌和環氧乙烷滅菌各占50％的市場。在發達國家，鈷-60輻照站處理的產品中80％是醫療產品。而我國的輻照站處理的產品中醫療產品的比例去年才從10％上升到接近20％。 世界衛生組織在《2008年世界衛生報告》中指出：全世界的醫療器械市場每年以高于10％的速度高速增長。而自20世紀90年代以來，我國醫療器械產值平均增幅一直保持在12％～15％的水平，2000年的產值為400億人民幣，2008年達2200億人民幣。目前，我國的醫療器械產值占全球醫療器械總產值約5％，到2050年這一份額將達到25％。

面對如此快速發展的市場，我國的輻照業也面臨著快速發展的機遇和從超越原有技術水平到超越國際先進水平的挑戰，在與進入中國市場的外資機構的競爭中，我國的輻照加工企業經歷了成長的煩惱，練就了一定的競爭能力，是國內輻照加工業的主力軍。但到現在為止，還沒有一個中國的輻照加工企業轉戰海外。隨著世界主要生產基地向生產成本更加低的新興市場轉移，中國輻照企業遠航海外是可以預見的事，也許，那才是中國輻照企業的成年禮。

快速發展的輻射化工

輻射化工是利用電離輻射作用于物質產生的化學變化達至Ⅱ材料改性目的的加工方法。這種方法的優點是不需要催化劑，反應可以在常溫下進行，而且，核能無污染、高效、節能。輻射化工產品涉及到電子通訊、電力交通、石油化工、航空航天和三廢污染治理等諸多方面。

輻射材料改性依發生反應的種類不同而分為輻射交聯、輻射聚合、輻射固化、輻射降解。輻射交聯已產業化，其產品有電線電纜、熱收縮產品、輪胎、聚烯烴發泡材料、表面涂層固化、高分子PTC元件等。輻射聚合的主產品是水性乳膠和離子交換膜，作為家具、木地板的環保涂料有很好的產業化前景。輻射固化主要用于表面涂層加工，在一些國家已形成產業規模。輻射降解主要用于天然高聚物、廢塑料、橡膠的再利用，由于成本較高，尚未產業化。

在美國，輻射化工產品在軍工中使用最早且用量最大，之后，逐漸發展到民用的通訊、電力、能源等市場。1998年，北美輻射硫化輪胎的產值達到135億美元，用于輻射化工的電子加速器有104臺。在日本，用于輻射化工研發的電子加速器有115臺，輻射硫化的輪胎對日本的汽車工業有著極大的貢獻。在亞洲地區，耐熱線纜、熱縮材料、輪胎也已形成了產業規模。

我國的輻射化工研究始于20世紀60年代初，20世紀80年代開始進入產業化初期，比美國晚約20年，比日本晚約10年。2001年到2005年，我國輻射加工產業獲得高速發展，工業總產值達163億元，用于輻射化工的工業用加速器生產線總量已逾百條。上世紀90年代中后期，國外產品占據我國市場份額的90％；目前已降至50％左右，但主要集中于中高端產品。

在我國經濟迅速發展的背景下，輻射化工業存在著極大的市場空間。近年來，熱縮套管等電子類產品的需求增長速度在30％以上，預計因鐵路電氣化改造，2020年前每年將增加2～3億元熱縮材料的需求量。環保涂料每年有100～萬噸的需求。另外，環保阻燃的電子類產品、新型建筑用線、納米材料制品等更新換代產品也有很大的市場前景。

輻射火力發電廠煙道氣脫硫脫硝，可有效地消除煙道氣中的污染物，輻射廢水可去除有機氯和重金屬，在很多國家都有這種示范工廠。德國、美國、日本、印度及阿根廷都建有鈷60污泥處理廠。韓國大丘印染聯合業1998就建立了輻射污水處理廠。我國有2000多座火力發電廠可做輻射處理廢氣，有3000億元的市場規模。醫療垃圾的輻射無害化處理也是三廢處理的一個新的方向。

此外，同位素示蹤技術，還可監測海洋中的放射性和非放射性污染，以管理海洋的生態資源，達到海洋的可持續利用。

從1896年貝克勒耳發現鈾的放射性到現在，一百多年過去了，核技術已經發展成為一門不可缺少的技術。因為核技術，世界的政治格局變化了；因為核技術，世界的經濟加速了；因為核技術，生物界物種增多了；因為核技術，世界上挨餓的人數減少了；因為核技術，人類的壽命期望值增加了；因為核技術，人類對自然界的認識更接近真實了；因為核技術，人類的生活改變了；因為核技術，人類有了取之不盡的能源；凡此種種，讓我們對核技術寄以無限希望，期待著核技術在安全的前提下繼續創造未來的奇跡。