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走进“核技术+”——民用核技术绿色发展论坛综述
文章来源:中国核工业报 日期:2018年12月05日

  时间倒回到十几年前,人们尚未认识到“互联网+”的生命力。而如今,“互联网+”已经通过与传统产业的融合,以迅雷不及掩耳之势,创造出新的发展生态。这或许就是科技创新的力量,势不可挡,推动整个社会产业不断地升级、演进。未来,“核技术+”也许会提供同样巨大的能量。

  核技术应用属于战略新兴产业,中国有三分之一的行业与核技术紧密相关。正如国际原子能机构(IAEA) 2009年核技术评价报告所指出的:“就应用的广度而言,只有现代电子学与信息技术才能与之相提并论。”在核技术进一步发展的情况下,其与传统产业的结合,无疑将会对后者的升级改造和人民生活水平的提高产生积极影响。“核技术+”到底会给人类带来怎样的绿色发展前景?从此次在北京举行的论坛上的一些热点议题中或许可见一斑。

  热点一:防霾

  论坛举行当天,北京城迎来了入冬以来的第三次空气重污染预警,这也让推进冬季清洁取暖的呼声更加高涨。会场上,叶奇蓁院士对核能供暖的讲解可谓是切中了社会需求。

  据了解,我国共有15个省、市、自治区需要冬季供暖,且供暖面积还在以年均约10%的增速飞速扩大,在2015年已达131亿平方米。供暖需求的飞速增长导致我国北方地区供热能力无法及时跟进。目前,城镇集中供热中燃煤热电联产占48%,燃煤锅炉占33%,清洁热源不超过4%。清洁供热、低碳发展要求取代散煤燃烧和小锅炉,压减大型燃煤锅炉已经成为能源结构转型的大趋势。与此同时,在清洁热源上,我国的天然气缺口严重,可再生能源应用的程度较低,寻找新的清洁能源迫在眉睫。

  核能供热技术的发展,为解决冬季清洁供热提供了可能。数据显示,一座400兆瓦的低温供热堆能够对1000万~2000万平方米建筑进行供暖,满足县级市采暖供热要求。在燃料消耗上,一座400兆瓦的低温供热堆每年消耗的核燃料仅大约2.5吨,可替代32万吨燃煤或16000万立方米天然气。而在供热成本上,核能供热远优于燃气、用电,可以比拟燃煤,批量化之后还可进一步提高其经济性。

  有关专家还表示,核能供热具有明显优势,即零堆熔、零排放、技术成熟、运维简单等。目前,国家十部委发布规划提出,安全发展低温游泳池供热示范堆。中核集团已经于2017年12月,在中国原子能科学研究院进行了低温供热堆试验演示,持续供热168小时,取得了成功,目前正在积极推进示范工程,预计在2020年前后建成投运,在2020年后实现产业化发展。

  热点二:治癌

  核技术对医学的改变有目共睹,无论是利用医用加速器进行反射性治疗,还是利用医学影像设备PET/CT进行癌症检查。此次论坛上,中科院近代物理所党委书记赵宏卫介绍了离子束在肿瘤治疗领域的应用,这是核技术治疗癌症的又一突破。

  相比于传统的放疗,重离子治疗控制精准,对健康组织损伤小。凭借这些优势,重离子肿瘤治疗在世界范围内迅速发展。目前全世界离子束肿瘤治疗装置大约为120台,治疗2.5万病例。

  近物所从上世纪90年代初开始应用碳离子做辐射细胞的基础研究,从2006年开始进行第一例临床肿瘤病人的实验,2013年开始有商业化的样机,进行产业化的推广,目前已经在我国建成两台装置,分别位于甘肃省的武威市和兰州市。赵宏卫表示,武威的装置已经开始首批病人治疗。在此研究基础上,近物所开始了下一代重离子肿瘤治疗装置的研究,发展趋势会朝着低成本、小型化、可视化等方向发展。

  核技术治疗癌症的另一大前沿热点则是质子治疗。据了解,目前我国正在积极推进质子治疗设备的国产化进程。今年9月,中核集团首个质子治疗示范工程项目在天津滨海正式开工建设。此前,中核集团已经成功完成癌症治疗230MeV超导质子回旋加速器主要大型设备研制工作。随着示范工程建成,我国也将在质子治疗这一高端医疗设备领域中占有一席之地,推动国内癌症治疗工作实现更大的进步。

  至于放射性治疗癌症未来的发展趋势,赵宏卫认为会朝着光子放疗、离子束放疗、免疫治疗、放射性同位素药物治疗等方向协同发展。

  热点三:公众安全

  随着安全问题变成了热点,核技术在安全领域的应用迎来广阔天地。据了解,2015年这一领域全球市场规模达到240亿美元左右,这几年还有大幅的增长。

  同方威视技术股份有限公司高级副总裁李元景在报告中分享了安检的主要任务:大型货物/车辆检查(集装箱检查)、行李检查、旅客检查。而这三类检查的主流技术都是核技术。

  在大型货物及车辆查验方面,经过20多年的发展,我国发展了单能单视角、双能双视角、X射线中子融合及集装箱CT技术,并且一直在这些技术领域处于领跑地位。

  行李物品检查方面,目前研发的双能CT,能够发现识别隐藏的物体,可自动探测爆炸物/毒品。李元景认为未来行李物品检查的发展趋势是CT技术+智能识别技术。能够对行李进行三维成像,并用机器代替人去进行检查。

  旅客检查与公众生活息息相关。现在大家坐飞机、坐地铁都会经过金属门进行检查。不过这只能检查有没有金属,对液体炸药、陶瓷刀等非金属物品无法检查。新一代的成像安检设备有四种技术:一是X射线透射技术,能检查体内藏毒等。二是X射线背散射,能够很好地检测人体携带的各种物体。三是毫米波成像,不仅可以检测出隐藏在织物下的金属物体,还可以检测出炸药等危险品。四是被动太赫兹成像技术,能在5~10米动态范围内知道旅客身上装的是什么东西。

  热点四:环保

  随着公众对环境问题的日益关注,核技术在环保领域的应用成为又一热点。核空气净化在一些核设施里面会用到,其主要有三个作用:一是为人提供好的工作环境;二是为设备的正常运转提供舒适的环境;三是限制和控制核通风污染工业废气的排放。核空气净化属于辐射防护、放射性废物处理、采暖通风等形成的交叉领域,包括五类污染物:气溶胶、碘、惰性气体、 氚、活化产物。中国辐射防护研究院表示,自1964年以来,该院在放射性气溶胶、碘、惰性气体的净化与滞留技术方面,取得了一系列自主化研究成果。其在核空气净化方面基本上形成了完整的产业链,能够为很多核设施、核电站提供吸附器。

  除此之外,核技术还应用到环境污染监测和三废处理中。中国第一个电子束辐射处理烟气废气示范工程建于成都。随着国内推出趋于严苛的环保标准,对工业废水治理也提出了新的要求。目前,国内利用电子加速器处理工业废水已经步入产业化阶段。在该领域,我国有广泛的市场。按照2014年我国工业废水排放量205.3亿吨计算,每天排放超过5600万吨,每套电子束辐照装置处理能力为5000吨/天,按照5%的工业废水采用电子束辐照技术处理计算,需要电子束辐照装置600套,对应市场规模近100亿元。而在一些新的环保领域,比如室内家具污染、轮船废水处理方面,核技术应用也有新的市场。

  结语

  毫无疑问,“核技术+”传统产业应用是涉及领域广泛的朝阳产业。发展民用核技术产业,可以为培育壮大新动能提供动力支撑,提高产品和服务的供给质量,推动实现更高水平的产业升级。

  同时,也要清醒地认识到,虽然“核技术+”前景广阔,但很多现实瓶颈仍摆在眼前,特别是公众沟通需再接再厉,行业监管体系建设任重道远。我国的核监管体系仍在总结经验,找差距,不断地完善,为“核技术+”提供制度保障,最终目的是构建整个中国的核与辐射监管的安全大厦。(葛维维 郑可)

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