一說(shuō)到核就想到核能，其實(shí)這個(gè)市場(chǎng)更大
發(fā)布日期：2021-08-05 發(fā)布：中國(guó)核學(xué)會(huì)
本文根據(jù)柴之芳院士在中國(guó)（國(guó)際）核技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇上的講話整理而成。
他談到：
● 我們一想到核，首先想到的是核能。但其實(shí)核能的總產(chǎn)值是比不上核技術(shù)應(yīng)用的，只有后者的四分之一到五分之一；更不用說(shuō)給社會(huì)提供的工作崗位，民用核技術(shù)領(lǐng)域提供的工作崗位數(shù)量是核能的十倍。
● 今年7月起，PET/CT檢查被納入浙江省大病保險(xiǎn)支付范圍。我想別的省份也可能跟進(jìn)。
● AI、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等新技術(shù)，將使制藥業(yè)發(fā)生革命性的變化。研制同位素新藥也需要學(xué)習(xí)，與AI結(jié)合起來(lái)，才能打開(kāi)同位素藥物的新天地。
● 真正的氫能需要綠顏色的氫，不要黑顏色的氫。核技術(shù)怎么去幫助實(shí)現(xiàn)？
● 現(xiàn)在我國(guó)核技術(shù)發(fā)展面臨的主要問(wèn)題，是體量還不夠，上升空間很大。
● 產(chǎn)業(yè)化還要解決的一個(gè)問(wèn)題是體制機(jī)制?，F(xiàn)在都講“卡脖子”，不能忘了我們自己還在卡自己的脖子。
● 要加快醫(yī)用質(zhì)子和重離子加速器市場(chǎng)轉(zhuǎn)化速度。我的看法是質(zhì)子治療在先、重離子治療在后，因?yàn)橹仉x子要求醫(yī)院投入的成本太高了，第一步還是從質(zhì)子開(kāi)始。
核技術(shù)是一門(mén)基于核性質(zhì)、核反應(yīng)、核效應(yīng)、核輻射、核譜學(xué)和核裝置的高技術(shù)。
核技術(shù)有幾個(gè)特點(diǎn)，首先是科學(xué)的技術(shù)化和技術(shù)的科學(xué)化。不能一說(shuō)技術(shù)就說(shuō)做一個(gè)產(chǎn)品，必須要懂得里面的科學(xué)是什么；同時(shí)做科學(xué)的如果僅僅是發(fā)表優(yōu)秀的論文，也是不夠的，一定要想辦法做到成果轉(zhuǎn)化。其次是交叉性。交叉學(xué)科當(dāng)前備受?chē)?guó)家重視，從國(guó)家科技部、自然科學(xué)基金委員會(huì)，再?gòu)倪@次兩院院士大會(huì)上習(xí)近平總書(shū)記的講話，都關(guān)注到交叉融合。核技術(shù)和別的學(xué)科融合，產(chǎn)生了很多交叉學(xué)科，比如核醫(yī)學(xué)、放射醫(yī)學(xué)，還有核地學(xué)、核農(nóng)學(xué)、核天文學(xué)、核水文學(xué)等。再有就是產(chǎn)業(yè)化，這是今天要談的主要方面。核技術(shù)應(yīng)用的全球產(chǎn)業(yè)化規(guī)模近萬(wàn)億美元，發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)已經(jīng)超過(guò)了GDP的2%。美國(guó)長(zhǎng)期保持在GDP的4%~5%，大約每年8000億美元；日本和歐洲占GDP的2%~3%。我國(guó)核技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模，年產(chǎn)值超3000億元，近年來(lái)年均增長(zhǎng)率超過(guò)20%，但整體來(lái)看體量還是不夠，產(chǎn)值僅占GDP的0.4%左右。我們一想到核，首先想到的是核能。但其實(shí)核能的總產(chǎn)值是比不上核技術(shù)應(yīng)用的，只有后者的四分之一到五分之一；更不用說(shuō)給社會(huì)提供的工作崗位，民用核技術(shù)領(lǐng)域提供的工作崗位數(shù)量是核能的十倍。國(guó)民經(jīng)濟(jì)的10大門(mén)類(lèi)都是核技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景，其中工業(yè)應(yīng)用最多，往下是醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)在用的放射源14.4萬(wàn)枚，射線裝置18.9萬(wàn)臺(tái)。
— 我國(guó)核技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 —
民用核技術(shù)中很大一塊是同位素，醫(yī)用同位素就是今天發(fā)布會(huì)的主題。這是一個(gè)很龐大的市場(chǎng)，每年使用Tc-99m的診斷人數(shù)有4000萬(wàn)左右，其中美國(guó)就使用了全球50%以上的Tc-99m。全球有超過(guò)650多臺(tái)30MeV或者更高能量的加速器，還有3000余臺(tái)正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像（PET/CT）設(shè)備。
1958年我國(guó)剛建好反應(yīng)堆時(shí)，其實(shí)已經(jīng)研制出了30多種的同位素，如Mo-99、I-131、I-125、Sr-89、P-32、Sm-153等，可以滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)的一些需求。但是由于反應(yīng)堆的老化、退役，承擔(dān)的國(guó)家科研任務(wù)重，研究堆不能滿(mǎn)足商用要求，現(xiàn)在能夠提供的同位素太少了，絕大部分要靠進(jìn)口。我國(guó)從事核醫(yī)學(xué)診斷的機(jī)構(gòu)2017年是927家，最新有1148家，核醫(yī)學(xué)診斷的從業(yè)人員12578人，PET設(shè)備是427臺(tái)，小型回旋加速器120臺(tái)左右，還有單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù)（SPECT）設(shè)備和γ照相機(jī)等903臺(tái)。我國(guó)顯像診斷每年是340萬(wàn)人次，其中PET/CT約85萬(wàn)人次，核素治療每年52.8萬(wàn)人次。醫(yī)療中應(yīng)用了大量的PET設(shè)備，現(xiàn)在的數(shù)量還在增加之中。今年7月起，PET/CT檢查被納入浙江省大病保險(xiǎn)支付范圍。我想別的省份也可能跟進(jìn)。這有利于PET/CT的推廣和發(fā)展。上面說(shuō)的是診斷，2015年全國(guó)有1413家開(kāi)展核醫(yī)學(xué)治療的機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在還在增加。很多醫(yī)院都有放射治療設(shè)備和直線加速器。設(shè)備包括伽瑪?shù)?，還有質(zhì)子和重離子治療設(shè)備。上海復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院引進(jìn)了一臺(tái)重離子治療裝置，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所研制成功了一臺(tái)，現(xiàn)在已投入運(yùn)營(yíng)。現(xiàn)在還有很多的醫(yī)院想建，需要國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)的審批。伽瑪?shù)吨饕玫氖荂o-60源，工業(yè)上也用了很多鈷源，秦山核電站利用重水堆實(shí)現(xiàn)了自主生產(chǎn)?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)共有130多座鈷源的輻照裝置，總量是1.7億居里，大多用于滅菌消毒、電纜材料等方面。我國(guó)單座國(guó)產(chǎn)輻照裝置設(shè)計(jì)裝源能力能達(dá)到600萬(wàn)居里，可以說(shuō)相當(dāng)高，有一些還出口到東南亞一帶的國(guó)家。輻照加速器的數(shù)量也很可觀，主要用在材料改性、污染物處理、電線電纜、殺菌消毒、食品保藏等，國(guó)產(chǎn)的輻照加速器在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)占有率達(dá)到80%，增長(zhǎng)迅速。我國(guó)加速器在低能、中能、高能都有布局，當(dāng)然占比各有不同，在高能加速器方面還要努力。輻照在我國(guó)的食品和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用，無(wú)論從種類(lèi)還是數(shù)量上都位居世界前列。輻照育種方面，大面積的播種面積可以達(dá)到900萬(wàn)公頃。另一個(gè)是中藥的輻照，每年有超過(guò)30萬(wàn)噸的中藥采用輻照處理。檢疫、環(huán)境、公共安全等領(lǐng)域也有很多新產(chǎn)品在嘗試。去年新冠疫情期間，核技術(shù)完成了大量醫(yī)療物資的輻照滅菌，而且相當(dāng)一部分是免費(fèi)輻照的，為國(guó)家做出了重要貢獻(xiàn)。
對(duì)核技術(shù)的展望分四個(gè)方面，第一個(gè)還是技術(shù)，沒(méi)有先進(jìn)的工具做不了好的工作；第二，國(guó)家的需求；第三，科學(xué)前沿；第四，產(chǎn)業(yè)化。
技術(shù)方面，首先是研究堆，研究堆可以開(kāi)展中子散射等核物理實(shí)驗(yàn)，也可以進(jìn)行同位素制備，不過(guò)研究堆生產(chǎn)同位素會(huì)受到一些限制。然后是同步輻射光源，光源對(duì)于產(chǎn)業(yè)化似乎作用不大，但對(duì)于前沿科學(xué)意義重大。例如依托上海光源就產(chǎn)生了很多優(yōu)秀的論文。如今在建的北京光源，是亮度最高的第四代同步輻射光源，希望四年后能夠建好，它對(duì)核技術(shù)的開(kāi)拓非常有利，對(duì)生命醫(yī)學(xué)、化學(xué)、材料等學(xué)科的研究也能起到支撐作用，例如對(duì)于蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)測(cè)定。還有在東莞建成的中國(guó)散裂中子源，對(duì)物理化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)都可以起到重要作用。除了這些大的裝置以外，還有一些小型的反應(yīng)堆、模塊堆，多用途的加速器、多種的放射源、各種新型的輻射探測(cè)器，還有大數(shù)據(jù)、人工智能等，都能推動(dòng)核技術(shù)的發(fā)展。第二是國(guó)家的需求。“安全中國(guó)、經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)、貿(mào)易強(qiáng)國(guó)、美麗中國(guó)、健康中國(guó)”，核技術(shù)應(yīng)該圍繞國(guó)家的重大需求來(lái)投入。比如當(dāng)前很受關(guān)注的質(zhì)子、重離子治療，質(zhì)子、重離子束進(jìn)入身體，能量一開(kāi)始比較小，最后把能量沉積在腫瘤位置上，達(dá)到了殺死腫瘤細(xì)胞的良好效果。還有硼中子俘獲療法（BNCT），現(xiàn)在BNCT有一種藥物在日本已經(jīng)被新藥評(píng)審，得到日本FDA批準(zhǔn)，我們國(guó)內(nèi)還沒(méi)有，不過(guò)國(guó)內(nèi)也已研制成功我國(guó)首臺(tái)自主研發(fā)BNCT實(shí)驗(yàn)裝置。AI、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等新技術(shù)，將使制藥業(yè)發(fā)生革命性的變化。研制同位素新藥也需要學(xué)習(xí)，與AI結(jié)合起來(lái)，才能打開(kāi)同位素藥物的新天地。不然做出的所有同位素藥物都跟國(guó)外的一樣，沒(méi)有創(chuàng)新。還有3D打印技術(shù)也可以被引入同位素藥物的研制。第三是科學(xué)前沿。今天氫能發(fā)展得很快?，F(xiàn)在很多汽車(chē)都是電動(dòng)的，這個(gè)電哪來(lái)的？還是通過(guò)石油轉(zhuǎn)化來(lái)的，所以并不是真正的氫能。真正的氫能需要綠顏色的氫，不要黑顏色的氫。核技術(shù)怎么去幫助實(shí)現(xiàn)？當(dāng)然，核技術(shù)在尖端領(lǐng)域的研究還有很多。比如最近我看到北京大學(xué)利用放射性同位素在生物的正交體系來(lái)研究腫瘤交往過(guò)程中的免疫機(jī)制，里面的核心是放射性物質(zhì)。相信這樣的研究會(huì)越來(lái)越多。最后一個(gè)是產(chǎn)業(yè)化。現(xiàn)在我國(guó)核技術(shù)發(fā)展面臨的主要問(wèn)題，是體量還不夠，上升空間很大。每百萬(wàn)人口PET的數(shù)量，中國(guó)是0.17，與美國(guó)差了25倍以上，與韓國(guó)也差了25倍。現(xiàn)在美國(guó)70%左右的腫瘤患者用放療，而我國(guó)放療設(shè)備每百萬(wàn)人口只有1.57臺(tái)，只有美國(guó)的六分之一到七分之一，我們未來(lái)的空間很大。與此同時(shí)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展系統(tǒng)性和前瞻性不足，缺乏原創(chuàng)性成果，一些關(guān)鍵核心技術(shù)依賴(lài)國(guó)外，科技成果轉(zhuǎn)化效率不高，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)需優(yōu)化。核醫(yī)學(xué)診斷和治療藥物及新型核素的研發(fā)基礎(chǔ)也比較薄弱，大量急需的同位素、放射性藥物、標(biāo)記化合物或原料仍需進(jìn)口。產(chǎn)業(yè)化還要解決的一個(gè)問(wèn)題是體制機(jī)制。現(xiàn)在都講“卡脖子”，不能忘了我們自己還在卡自己的脖子。為什么放射性藥物發(fā)展不快？很多企業(yè)不愿意做，因?yàn)橹芷谔L(zhǎng)了。企業(yè)要盈利，不可能做八年、十年一分錢(qián)不賺。放射性藥物的研發(fā)難度大，審批周期長(zhǎng)，運(yùn)輸又是個(gè)大問(wèn)題，監(jiān)管要求也高。當(dāng)然該監(jiān)管的絕對(duì)不能放松，但是要科學(xué)地監(jiān)管。所以我覺(jué)得“卡脖子”的事情太多，這個(gè)問(wèn)題不解決，就會(huì)影響到我國(guó)民用核技術(shù)的發(fā)展。所以，建議制定國(guó)家核技術(shù)規(guī)劃，加強(qiáng)國(guó)家政策扶持；加強(qiáng)科學(xué)監(jiān)管，創(chuàng)新體制機(jī)制；完善相關(guān)制度、法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)；加強(qiáng)基礎(chǔ)研究；研發(fā)新型核技術(shù)設(shè)備；加強(qiáng)國(guó)際合作，推動(dòng)產(chǎn)品、技術(shù)和服務(wù)走出國(guó)門(mén)。“十四五”期間，核技術(shù)產(chǎn)業(yè)以年均20%的速度增長(zhǎng)，希望到2025年，我國(guó)核技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)值從目前的3000多億元能夠發(fā)展到5000億元，其中包括同位素制品及放射性藥物500億元，輻射改性新材料產(chǎn)品1500億元，輻射加工服務(wù)業(yè)1000億元，食品及農(nóng)水產(chǎn)品輻射加工500億元，中高端醫(yī)療裝備800億元，輻射加工裝備、無(wú)損檢測(cè)等1000億元。要加快醫(yī)用質(zhì)子和重離子加速器市場(chǎng)轉(zhuǎn)化速度。我的看法是質(zhì)子治療在先、重離子治療在后，因?yàn)橹仉x子要求醫(yī)院投入的成本太高了，第一步還是從質(zhì)子開(kāi)始。當(dāng)然重離子和質(zhì)子的優(yōu)劣，還是需要詳細(xì)計(jì)算的。開(kāi)發(fā)醫(yī)用直線加速器，加快國(guó)產(chǎn)PET/CT等設(shè)備上市，研制高質(zhì)量、低輻射劑量的移動(dòng)式DR檢查系統(tǒng)。加強(qiáng)醫(yī)用同位素保障供給，建立醫(yī)用同位素穩(wěn)定自主供給體系。還要開(kāi)發(fā)Ac-225等國(guó)內(nèi)尚無(wú)的放射性靶向治療藥物，其產(chǎn)業(yè)化還有很大的空間。習(xí)近平總書(shū)記所說(shuō)的“堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)”，指出了我們的問(wèn)題和方向。核技術(shù)對(duì)國(guó)家的貢獻(xiàn)很大，但創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)還不夠。我國(guó)核技術(shù)正處于高速發(fā)展的初期，體制機(jī)制必須創(chuàng)新，助力我國(guó)核技術(shù)高水平、可持續(xù)的發(fā)展。要深化核領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化等，推進(jìn)核產(chǎn)業(yè)和新一代數(shù)字技術(shù)的深度融合，為全球核行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展貢獻(xiàn)更多智慧。 （作者系中國(guó)科學(xué)院院士）
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