从实验室到生产线 看我国“硬核”科技有多广泛

提起核能应用，大家可能首先想到是核电、核能供暖等清洁能源，其实在工业、医学、农业等很多领域都能看到前沿的核技术应用，比如说工业方面的超级显微镜；医学方面的放射治疗、医学成像；农业方面的植物育种等。根据相关预测，到2025年我国核技术应用市场规模将达万亿元。

核能与核技术应用：探秘“硬核”科技

1亿度403秒，是我国“人造太阳”EAST创造的高约束模式运行新的世界纪录。目前团队正在为下一阶段实验运行做准备，可控核聚变瞄准的是人类能源的终极解决方案。而在产业端，核裂变产生的核能已经成为重要的清洁能源。

截至2023年底，我国大陆全年核电发电量44万吉瓦时，相当于节约标煤1.3亿吨，减排二氧化碳3.5亿吨。在工业领域，核技术还可以应用于检测物质内部的微观结构。我国现在已建成三个中子平台，这些“超级显微镜”可以在科研、装备制造中发挥重要作用。在核医药领域，2024年，我国相继完成多款医用放射性同位素的首次制备，并投放市场。核产业正在工业、医疗、环保、农业等领域发挥重要的推动作用。

玲龙一号 探秘全球首个“核能充电宝”

全球首个陆上商用模块化小型核反应堆“玲龙一号”正在建设中，它设计集约小巧、建设灵活，被业界称为是“核能充电宝”。玲龙一号如何做到小巧玲珑？跟随记者去一探究竟。

在海南昌江黎族自治县，距离海岸线不到两公里的地方，全球首个陆上商用模块化小型核反应堆“玲龙一号”，正在紧锣密鼓地施工过程当中。去年8月，“玲龙一号”的心脏，也就是核反应堆的核心模块“玲龙之心”完成了安装，今年的2月份，主体工程的结构建设已经全部建成。

“玲龙一号”核电机组的大小仅为传统商业反应堆的十分之一。之所以做到如此小巧玲珑，在于其核心模块的一体化设计。

中核集团海南核电运行二处运行技术科 姚亮：它采用了国内首台自主设计的屏蔽式主泵，取消了传统大堆复杂的管路，我们相较于大堆的外置式高达20米的蒸汽发生器，“玲龙一号”采用的是直流蒸汽发生器，不到其1/5，这样做到更加小巧更加集约。

通俗来讲核电站和火电站的发电原理大致类似，本质上都是烧开水，水烧开了会产生蒸汽，蒸气推动汽轮机旋转，进而带动发电机产生出电力，不同的是火电站烧水用的是煤，核电站用的是核能燃料。

对于一座30万标准火电厂，它每年需要消耗原煤大约是100万吨，需要2万节火车皮才能把它运送走。而“玲龙一号”的功率可以做到其1/3，所需的核燃料也只是不到8吨，而且每2年换一次料，一辆卡车就把它送走了。“玲龙一号”建成投产后年发电量可达10亿度，可满足海南52.6万户家庭生活所需。

“玲龙一号”计划于2026年并网发电，届时，这个“核能充电宝”还能应用于城市供暖、海水淡化、石油开采等多种场景。

硬“核”研发 推动高端核技术装备产业化

小小的原子，本领很多。但要想让这些微观的粒子们更多的服务民生和产业，离不开各类高端核装备的开发。在四川绵阳，一个能将粒子加速至接近光速的新型工业CT样机刚刚研发完成，将为高端工业检测提供更便捷的选择。

在中物院流体物理研究所的一间实验室内，我们看到了全球领先的粒子加速器——我国首个“花瓣加速器”的样机。

中国工程物理研究院流体物理研究所高级工程师 唐若：它现在是我们高能工业CT里面世界上分辨率最高的一个装置，我们现在的整个的空间分辨率指标就做到了就是30个微米。好比在一个大铁块里面看到一根头发丝的1/3，就可以看出这样一个小的缺陷。

花瓣加速器的粒子加速路径像一个花瓣儿，最终能在这个有限空间内，将束流加速至接近光速，可以实现更高能量的输出，技术难度全球领先。

中国工程物理研究院流体物理研究所研究员 何小中：我们自己都从写代码开始，然后怎么去设计，怎么去控制束流的轨迹，怎么去确定里面这些电极的三维结构，还是解决了非常多的技术困难。

在绵阳市中心医院核医学科，由这个团队研发的我国首款医用回旋加速器已经投入运行。通过它制备出的放射性医用核素，仅需几分钟便可被注射进患者体内，用于PET-CT下对病灶进行清晰的显影。

如今这个产品已走入了国内30余家医院，还出口到了海外。通过成果转化，越来越多的高端和装备从实验室走入生产线，服务产业民生。绵阳市还建成了核技术医学转化重点实验室、国家原子能机构核技术研发中心等一批国家级、省级创新平台，打造出集研发、生产、服务于一体的全产业链。一个占地4000亩的核医学产业园正在建设中，未来将成为市值超300亿元的新质生产力。

探访微观世界的“超级显微镜”

探秘微观，核技术的发展能够帮助我们在高端装备制造上，不断提升硬实力。接下来，我们就要探访一个“超级显微镜”，它可以无损探测到物质内部纳米级的微观结构，也就是大约头发丝的十万分之一。让我们跟着记者前往今年年底即将开放使用的大科学装置——“洛书”中子谱仪看一看。

在绵阳中子大科学平台的冷中子大厅，这根橘红色的管道就是由我国自主研发的，即将在今年年底正式对外开放的中子谱仪“洛书”。它的总长度有46米，是目前同类谱仪当中距离最长的。它可以无损地探测到物质的内部结构，它的探测精度可以从1微米到1纳米之间，也就是我们正常人头发丝的百分之一到十万分之一。

中子谱仪被称为微观世界的“超级显微镜”，它巧妙利用了中子的物理性质，来揭示实验物品内部原子的排列和分布情况。

我们生活的方方面面，大到飞机、高铁上使用的高端材料，小到电池、芯片材料等，都可以在这个中子科学平台上展开研究。比如，在研究人员对汽车轮胎硅橡胶材料进行测试的结果。中子谱仪可以看到材料的内部结构，并对它的疲劳程度进行测试。

中国工程物理研究院核物理与化学研究所副研究员 黄朝强：这个拉伸的比例20%，甚至200%，我们就用这种边测、边拉、边测的方式，获得了炭黑与基体材料之间的关系，这个数据对于支撑他们材料本身的认识非常重要。

目前，绵阳中子科学平台已拥有15台谱仪，每台谱仪都相当于一个独立的实验室，有不同功能与研究领域。每年提供4000小时的实验机时，成为我国基础研究和科技创新领域的重要支撑性基础设施。

我国核技术应用产业布局明显提速

2023年《中国核技术应用产业发展报告》中显示：目前我国核技术应用产业布局明显提速。在我国长三角、珠三角、环渤海和成渝经济圈等增长极实现了规模化重点布局，多个产业园项目陆续开工。核技术应用优势产业持续巩固。各类射线装置正在逐步实现自主生产，工业辐照加速器已经形成一定的产业化规模，国产医疗加速器正在逐步推向市场，国产钴源实现出口。

未来我们也希望看到我国核技术领域能有更多的创新结果涌现，实现整个产业链的再升级。