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走進“核技術+”——民用核技術綠色發展論壇綜述
文章來源:中國核工業報 日期:2018年12月05日

  時間倒回到十幾年前,人們尚未認識到“互聯網+”的生命力。而如今,“互聯網+”已經通過與傳統產業的融合,以迅雷不及掩耳之勢,創造出新的發展生態。這或許就是科技創新的力量,勢不可擋,推動整個社會產業不斷地升級、演進。未來,“核技術+”也許會提供同樣巨大的能量。

  核技術應用屬于戰略新興產業,中國有三分之一的行業與核技術緊密相關。正如國際原子能機構(IAEA) 2009年核技術評價報告所指出的:“就應用的廣度而言,只有現代電子學與信息技術才能與之相提并論?!痹诤思夹g進一步發展的情況下,其與傳統產業的結合,無疑將會對后者的升級改造和人民生活水平的提高產生積極影響?!昂思夹g+”到底會給人類帶來怎樣的綠色發展前景?從此次在北京舉行的論壇上的一些熱點議題中或許可見一斑。

  熱點一:防霾

  論壇舉行當天,北京城迎來了入冬以來的第三次空氣重污染預警,這也讓推進冬季清潔取暖的呼聲更加高漲。會場上,葉奇蓁院士對核能供暖的講解可謂是切中了社會需求。

  據了解,我國共有15個省、市、自治區需要冬季供暖,且供暖面積還在以年均約10%的增速飛速擴大,在2015年已達131億平方米。供暖需求的飛速增長導致我國北方地區供熱能力無法及時跟進。目前,城鎮集中供熱中燃煤熱電聯產占48%,燃煤鍋爐占33%,清潔熱源不超過4%。清潔供熱、低碳發展要求取代散煤燃燒和小鍋爐,壓減大型燃煤鍋爐已經成為能源結構轉型的大趨勢。與此同時,在清潔熱源上,我國的天然氣缺口嚴重,可再生能源應用的程度較低,尋找新的清潔能源迫在眉睫。

  核能供熱技術的發展,為解決冬季清潔供熱提供了可能。數據顯示,一座400兆瓦的低溫供熱堆能夠對1000萬~2000萬平方米建筑進行供暖,滿足縣級市采暖供熱要求。在燃料消耗上,一座400兆瓦的低溫供熱堆每年消耗的核燃料僅大約2.5噸,可替代32萬噸燃煤或16000萬立方米天然氣。而在供熱成本上,核能供熱遠優于燃氣、用電,可以比擬燃煤,批量化之后還可進一步提高其經濟性。

  有關專家還表示,核能供熱具有明顯優勢,即零堆熔、零排放、技術成熟、運維簡單等。目前,國家十部委發布規劃提出,安全發展低溫游泳池供熱示范堆。中核集團已經于2017年12月,在中國原子能科學研究院進行了低溫供熱堆試驗演示,持續供熱168小時,取得了成功,目前正在積極推進示范工程,預計在2020年前后建成投運,在2020年后實現產業化發展。

  熱點二:治癌

  核技術對醫學的改變有目共睹,無論是利用醫用加速器進行反射性治療,還是利用醫學影像設備PET/CT進行癌癥檢查。此次論壇上,中科院近代物理所黨委書記趙宏衛介紹了離子束在腫瘤治療領域的應用,這是核技術治療癌癥的又一突破。

  相比于傳統的放療,重離子治療控制精準,對健康組織損傷小。憑借這些優勢,重離子腫瘤治療在世界范圍內迅速發展。目前全世界離子束腫瘤治療裝置大約為120臺,治療2.5萬病例。

  近物所從上世紀90年代初開始應用碳離子做輻射細胞的基礎研究,從2006年開始進行第一例臨床腫瘤病人的實驗,2013年開始有商業化的樣機,進行產業化的推廣,目前已經在我國建成兩臺裝置,分別位于甘肅省的武威市和蘭州市。趙宏衛表示,武威的裝置已經開始首批病人治療。在此研究基礎上,近物所開始了下一代重離子腫瘤治療裝置的研究,發展趨勢會朝著低成本、小型化、可視化等方向發展。

  核技術治療癌癥的另一大前沿熱點則是質子治療。據了解,目前我國正在積極推進質子治療設備的國產化進程。今年9月,中核集團首個質子治療示范工程項目在天津濱海正式開工建設。此前,中核集團已經成功完成癌癥治療230MeV超導質子回旋加速器主要大型設備研制工作。隨著示范工程建成,我國也將在質子治療這一高端醫療設備領域中占有一席之地,推動國內癌癥治療工作實現更大的進步。

  至于放射性治療癌癥未來的發展趨勢,趙宏衛認為會朝著光子放療、離子束放療、免疫治療、放射性同位素藥物治療等方向協同發展。

  熱點三:公眾安全

  隨著安全問題變成了熱點,核技術在安全領域的應用迎來廣闊天地。據了解,2015年這一領域全球市場規模達到240億美元左右,這幾年還有大幅的增長。

  同方威視技術股份有限公司高級副總裁李元景在報告中分享了安檢的主要任務:大型貨物/車輛檢查(集裝箱檢查)、行李檢查、旅客檢查。而這三類檢查的主流技術都是核技術。

  在大型貨物及車輛查驗方面,經過20多年的發展,我國發展了單能單視角、雙能雙視角、X射線中子融合及集裝箱CT技術,并且一直在這些技術領域處于領跑地位。

  行李物品檢查方面,目前研發的雙能CT,能夠發現識別隱藏的物體,可自動探測爆炸物/毒品。李元景認為未來行李物品檢查的發展趨勢是CT技術+智能識別技術。能夠對行李進行三維成像,并用機器代替人去進行檢查。

  旅客檢查與公眾生活息息相關?,F在大家坐飛機、坐地鐵都會經過金屬門進行檢查。不過這只能檢查有沒有金屬,對液體炸藥、陶瓷刀等非金屬物品無法檢查。新一代的成像安檢設備有四種技術:一是X射線透射技術,能檢查體內藏毒等。二是X射線背散射,能夠很好地檢測人體攜帶的各種物體。三是毫米波成像,不僅可以檢測出隱藏在織物下的金屬物體,還可以檢測出炸藥等危險品。四是被動太赫茲成像技術,能在5~10米動態范圍內知道旅客身上裝的是什么東西。

  熱點四:環保

  隨著公眾對環境問題的日益關注,核技術在環保領域的應用成為又一熱點。核空氣凈化在一些核設施里面會用到,其主要有三個作用:一是為人提供好的工作環境;二是為設備的正常運轉提供舒適的環境;三是限制和控制核通風污染工業廢氣的排放。核空氣凈化屬于輻射防護、放射性廢物處理、采暖通風等形成的交叉領域,包括五類污染物:氣溶膠、碘、惰性氣體、 氚、活化產物。中國輻射防護研究院表示,自1964年以來,該院在放射性氣溶膠、碘、惰性氣體的凈化與滯留技術方面,取得了一系列自主化研究成果。其在核空氣凈化方面基本上形成了完整的產業鏈,能夠為很多核設施、核電站提供吸附器。

  除此之外,核技術還應用到環境污染監測和三廢處理中。中國第一個電子束輻射處理煙氣廢氣示范工程建于成都。隨著國內推出趨于嚴苛的環保標準,對工業廢水治理也提出了新的要求。目前,國內利用電子加速器處理工業廢水已經步入產業化階段。在該領域,我國有廣泛的市場。按照2014年我國工業廢水排放量205.3億噸計算,每天排放超過5600萬噸,每套電子束輻照裝置處理能力為5000噸/天,按照5%的工業廢水采用電子束輻照技術處理計算,需要電子束輻照裝置600套,對應市場規模近100億元。而在一些新的環保領域,比如室內家具污染、輪船廢水處理方面,核技術應用也有新的市場。

  結語

  毫無疑問,“核技術+”傳統產業應用是涉及領域廣泛的朝陽產業。發展民用核技術產業,可以為培育壯大新動能提供動力支撐,提高產品和服務的供給質量,推動實現更高水平的產業升級。

  同時,也要清醒地認識到,雖然“核技術+”前景廣闊,但很多現實瓶頸仍擺在眼前,特別是公眾溝通需再接再厲,行業監管體系建設任重道遠。我國的核監管體系仍在總結經驗,找差距,不斷地完善,為“核技術+”提供制度保障,最終目的是構建整個中國的核與輻射監管的安全大廈。(葛維維 鄭可)

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