總臺(tái)央視記者 張春玲 門曦

提起核能應(yīng)用，大家可能首先想到是核電、核能供暖等清潔能源，其實(shí)在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等很多領(lǐng)域都能看到前沿的核技術(shù)應(yīng)用，比如說工業(yè)方面的超級(jí)顯微鏡；醫(yī)學(xué)方面的放射治療、醫(yī)學(xué)成像；農(nóng)業(yè)方面的植物育種等。根據(jù)相關(guān)預(yù)測(cè)，到2025年我國核技術(shù)應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)萬億元。

核能與核技術(shù)應(yīng)用：探秘“硬核”科技

1億度403秒，是我國“人造太陽”EAST創(chuàng)造的高約束模式運(yùn)行新的世界紀(jì)錄。目前團(tuán)隊(duì)正在為下一階段實(shí)驗(yàn)運(yùn)行做準(zhǔn)備，可控核聚變瞄準(zhǔn)的是人類能源的終極解決方案。而在產(chǎn)業(yè)端，核裂變產(chǎn)生的核能已經(jīng)成為重要的清潔能源。

截至2023年底，我國大陸全年核電發(fā)電量44萬吉瓦時(shí)，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)煤1.3億噸，減排二氧化碳3.5億噸。在工業(yè)領(lǐng)域，核技術(shù)還可以應(yīng)用于檢測(cè)物質(zhì)內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)。我國現(xiàn)在已建成三個(gè)中子平臺(tái)，這些“超級(jí)顯微鏡”可以在科研、裝備制造中發(fā)揮重要作用。在核醫(yī)藥領(lǐng)域，2024年，我國相繼完成多款醫(yī)用放射性同位素的首次制備，并投放市場(chǎng)。核產(chǎn)業(yè)正在工業(yè)、醫(yī)療、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮重要的推動(dòng)作用。

玲龍一號(hào) 探秘全球首個(gè)“核能充電寶”

全球首個(gè)陸上商用模塊化小型核反應(yīng)堆“玲龍一號(hào)”正在建設(shè)中，它設(shè)計(jì)集約小巧、建設(shè)靈活，被業(yè)界稱為是“核能充電寶”。玲龍一號(hào)如何做到小巧玲瓏？跟隨記者去一探究竟。

在海南昌江黎族自治縣，距離海岸線不到兩公里的地方，全球首個(gè)陸上商用模塊化小型核反應(yīng)堆“玲龍一號(hào)”，正在緊鑼密鼓地施工過程當(dāng)中。去年8月，“玲龍一號(hào)”的心臟，也就是核反應(yīng)堆的核心模塊“玲龍之心”完成了安裝，今年的2月份，主體工程的結(jié)構(gòu)建設(shè)已經(jīng)全部建成。

“玲龍一號(hào)”核電機(jī)組的大小僅為傳統(tǒng)商業(yè)反應(yīng)堆的十分之一。之所以做到如此小巧玲瓏，在于其核心模塊的一體化設(shè)計(jì)。

中核集團(tuán)海南核電運(yùn)行二處運(yùn)行技術(shù)科 姚亮：它采用了國內(nèi)首臺(tái)自主設(shè)計(jì)的屏蔽式主泵，取消了傳統(tǒng)大堆復(fù)雜的管路，我們相較于大堆的外置式高達(dá)20米的蒸汽發(fā)生器，“玲龍一號(hào)”采用的是直流蒸汽發(fā)生器，不到其1/5，這樣做到更加小巧更加集約。

通俗來講核電站和火電站的發(fā)電原理大致類似，本質(zhì)上都是燒開水，水燒開了會(huì)產(chǎn)生蒸汽，蒸氣推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生出電力，不同的是火電站燒水用的是煤，核電站用的是核能燃料。

對(duì)于一座30萬標(biāo)準(zhǔn)火電廠，它每年需要消耗原煤大約是100萬噸，需要2萬節(jié)火車皮才能把它運(yùn)送走。而“玲龍一號(hào)”的功率可以做到其1/3，所需的核燃料也只是不到8噸，而且每2年換一次料，一輛卡車就把它送走了。“玲龍一號(hào)”建成投產(chǎn)后年發(fā)電量可達(dá)10億度，可滿足海南52.6萬戶家庭生活所需。

“玲龍一號(hào)”計(jì)劃于2026年并網(wǎng)發(fā)電，屆時(shí)，這個(gè)“核能充電寶”還能應(yīng)用于城市供暖、海水淡化、石油開采等多種場(chǎng)景。

硬“核”研發(fā) 推動(dòng)高端核技術(shù)裝備產(chǎn)業(yè)化

小小的原子，本領(lǐng)很多。但要想讓這些微觀的粒子們更多的服務(wù)民生和產(chǎn)業(yè)，離不開各類高端核裝備的開發(fā)。在四川綿陽，一個(gè)能將粒子加速至接近光速的新型工業(yè)CT樣機(jī)剛剛研發(fā)完成，將為高端工業(yè)檢測(cè)提供更便捷的選擇。

在中物院流體物理研究所的一間實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，我們看到了全球領(lǐng)先的粒子加速器——我國首個(gè)“花瓣加速器”的樣機(jī)。

中國工程物理研究院流體物理研究所高級(jí)工程師 唐若：它現(xiàn)在是我們高能工業(yè)CT里面世界上分辨率最高的一個(gè)裝置，我們現(xiàn)在的整個(gè)的空間分辨率指標(biāo)就做到了就是30個(gè)微米。好比在一個(gè)大鐵塊里面看到一根頭發(fā)絲的1/3，就可以看出這樣一個(gè)小的缺陷。

花瓣加速器的粒子加速路徑像一個(gè)花瓣兒，最終能在這個(gè)有限空間內(nèi)，將束流加速至接近光速，可以實(shí)現(xiàn)更高能量的輸出，技術(shù)難度全球領(lǐng)先。

中國工程物理研究院流體物理研究所研究員 何小中：我們自己都從寫代碼開始，然后怎么去設(shè)計(jì)，怎么去控制束流的軌跡，怎么去確定里面這些電極的三維結(jié)構(gòu)，還是解決了非常多的技術(shù)困難。

在綿陽市中心醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，由這個(gè)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的我國首款醫(yī)用回旋加速器已經(jīng)投入運(yùn)行。通過它制備出的放射性醫(yī)用核素，僅需幾分鐘便可被注射進(jìn)患者體內(nèi)，用于PET-CT下對(duì)病灶進(jìn)行清晰的顯影。

如今這個(gè)產(chǎn)品已走入了國內(nèi)30余家醫(yī)院，還出口到了海外。通過成果轉(zhuǎn)化，越來越多的高端和裝備從實(shí)驗(yàn)室走入生產(chǎn)線，服務(wù)產(chǎn)業(yè)民生。綿陽市還建成了核技術(shù)醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國家原子能機(jī)構(gòu)核技術(shù)研發(fā)中心等一批國家級(jí)、省級(jí)創(chuàng)新平臺(tái)，打造出集研發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)于一體的全產(chǎn)業(yè)鏈。一個(gè)占地4000畝的核醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)園正在建設(shè)中，未來將成為市值超300億元的新質(zhì)生產(chǎn)力。

探訪微觀世界的“超級(jí)顯微鏡”

探秘微觀，核技術(shù)的發(fā)展能夠幫助我們?cè)诟叨搜b備制造上，不斷提升硬實(shí)力。接下來，我們就要探訪一個(gè)“超級(jí)顯微鏡”，它可以無損探測(cè)到物質(zhì)內(nèi)部納米級(jí)的微觀結(jié)構(gòu)，也就是大約頭發(fā)絲的十萬分之一。讓我們跟著記者前往今年年底即將開放使用的大科學(xué)裝置——“洛書”中子譜儀看一看。

在綿陽中子大科學(xué)平臺(tái)的冷中子大廳，這根橘紅色的管道就是由我國自主研發(fā)的，即將在今年年底正式對(duì)外開放的中子譜儀“洛書”。它的總長(zhǎng)度有46米，是目前同類譜儀當(dāng)中距離最長(zhǎng)的。它可以無損地探測(cè)到物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它的探測(cè)精度可以從1微米到1納米之間，也就是我們正常人頭發(fā)絲的百分之一到十萬分之一。

中子譜儀被稱為微觀世界的“超級(jí)顯微鏡”，它巧妙利用了中子的物理性質(zhì)，來揭示實(shí)驗(yàn)物品內(nèi)部原子的排列和分布情況。

我們生活的方方面面，大到飛機(jī)、高鐵上使用的高端材料，小到電池、芯片材料等，都可以在這個(gè)中子科學(xué)平臺(tái)上展開研究。比如，在研究人員對(duì)汽車輪胎硅橡膠材料進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果。中子譜儀可以看到材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并對(duì)它的疲勞程度進(jìn)行測(cè)試。

中國工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所副研究員 黃朝強(qiáng)：這個(gè)拉伸的比例20%，甚至200%，我們就用這種邊測(cè)、邊拉、邊測(cè)的方式，獲得了炭黑與基體材料之間的關(guān)系，這個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)于支撐他們材料本身的認(rèn)識(shí)非常重要。

目前，綿陽中子科學(xué)平臺(tái)已擁有15臺(tái)譜儀，每臺(tái)譜儀都相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室，有不同功能與研究領(lǐng)域。每年提供4000小時(shí)的實(shí)驗(yàn)機(jī)時(shí)，成為我國基礎(chǔ)研究和科技創(chuàng)新領(lǐng)域的重要支撐性基礎(chǔ)設(shè)施。

我國核技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)布局明顯提速

2023年《中國核技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》中顯示：目前我國核技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)布局明顯提速。在我國長(zhǎng)三角、珠三角、環(huán)渤海和成渝經(jīng)濟(jì)圈等增長(zhǎng)極實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化重點(diǎn)布局，多個(gè)產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目陸續(xù)開工。核技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)持續(xù)鞏固。各類射線裝置正在逐步實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)，工業(yè)輻照加速器已經(jīng)形成一定的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，國產(chǎn)醫(yī)療加速器正在逐步推向市場(chǎng)，國產(chǎn)鈷源實(shí)現(xiàn)出口。

未來我們也希望看到我國核技術(shù)領(lǐng)域能有更多的創(chuàng)新結(jié)果涌現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的再升級(jí)。