一說到核就想到核能，其實這個市場更大
發(fā)布日期：2021-08-05 發(fā)布：中國核學(xué)會
本文根據(jù)柴之芳院士在中國（國際）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；更不用說給社會提供的工作崗位，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支付范圍。我想別的省份也可能跟進(jìn)。
● AI、人工智能、機器學(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，才能打開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)怎么去幫助實現(xiàn)？
● 現(xiàn)在我國核技術(shù)發(fā)展面臨的主要問題，是體量還不夠，上升空間很大。
● 產(chǎn)業(yè)化還要解決的一個問題是體制機制?，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，因為重離子要求醫(yī)院投入的成本太高了，第一步還是從質(zhì)子開始。
核技術(shù)是一門基于核性質(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)有幾個特點，首先是科學(xué)的技術(shù)化和技術(shù)的科學(xué)化。不能一說技術(shù)就說做一個產(chǎn)品，必須要懂得里面的科學(xué)是什么；同時做科學(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)前備受國家重視，從國家科技部、自然科學(xué)基金委員會，再從這次兩院院士大會上習(xí)近平總書記的講話，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)模近萬億美元，發(fā)達(dá)國家的經(jīng)濟效應(yīng)已經(jīng)超過了GDP的2%。美國長期保持在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，近年來年均增長率超過20%，但整體來看體量還是不夠，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；更不用說給社會提供的工作崗位，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。國民經(jīng)濟的10大門類都是核技術(shù)的應(yīng)用場景，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)計數(shù)據(jù)，我國在用的放射源14.4萬枚，射線裝置18.9萬臺。
— 我國核技術(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)布會的主題。這是一個很龐大的市場，每年使用Tc-99m的診斷人數(shù)有4000萬左右，其中美國就使用了全球50%以上的Tc-99m。全球有超過650多臺30MeV或者更高能量的加速器，還有3000余臺正電子發(fā)射計算機斷層顯像（PET/CT）設(shè)備。
1958年我國剛建好反應(yīng)堆時，其實已經(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，可以滿足國內(nèi)的一些需求。但是由于反應(yīng)堆的老化、退役，承擔(dān)的國家科研任務(wù)重，研究堆不能滿足商用要求，現(xiàn)在能夠提供的同位素太少了，絕大部分要靠進(jìn)口。我國從事核醫(yī)學(xué)診斷的機構(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，小型回旋加速器120臺左右，還有單光子發(fā)射計算機斷層成像術(shù)（SPECT）設(shè)備和γ照相機等903臺。我國顯像診斷每年是340萬人次，其中PET/CT約85萬人次，核素治療每年52.8萬人次。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。上面說的是診斷，2015年全國有1413家開展核醫(yī)學(xué)治療的機構(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)了一臺重離子治療裝置，中國科學(xué)院近代物理研究所研制成功了一臺，現(xiàn)在已投入運營。現(xiàn)在還有很多的醫(yī)院想建，需要國家衛(wèi)生健康委員會的審批。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現(xiàn)了自主生產(chǎn)?，F(xiàn)在國內(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。我國單座國產(chǎn)輻照裝置設(shè)計裝源能力能達(dá)到600萬居里，可以說相當(dāng)高，有一些還出口到東南亞一帶的國家。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，國產(chǎn)的輻照加速器在國內(nèi)的市場占有率達(dá)到80%，增長迅速。我國加速器在低能、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。輻照在我國的食品和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用，無論從種類還是數(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900萬公頃。另一個是中藥的輻照，每年有超過30萬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)一部分是免費輻照的，為國家做出了重要貢獻(xiàn)。
對核技術(shù)的展望分四個方面，第一個還是技術(shù)，沒有先進(jìn)的工具做不了好的工作；第二，國家的需求；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，研究堆可以開展中子散射等核物理實驗，也可以進(jìn)行同位素制備，不過研究堆生產(chǎn)同位素會受到一些限制。然后是同步輻射光源，光源對于產(chǎn)業(yè)化似乎作用不大，但對于前沿科學(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，它對核技術(shù)的開拓非常有利，對生命醫(yī)學(xué)、化學(xué)、材料等學(xué)科的研究也能起到支撐作用，例如對于蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)測定。還有在東莞建成的中國散裂中子源，對物理化學(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器，還有大數(shù)據(jù)、人工智能等，都能推動核技術(shù)的發(fā)展。第二是國家的需求。“安全中國、經(jīng)濟強國、貿(mào)易強國、美麗中國、健康中國”，核技術(shù)應(yīng)該圍繞國家的重大需求來投入。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)被新藥評審，得到日本FDA批準(zhǔn)，我們國內(nèi)還沒有，不過國內(nèi)也已研制成功我國首臺自主研發(fā)BNCT實驗裝置。AI、人工智能、機器學(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，才能打開同位素藥物的新天地。不然做出的所有同位素藥物都跟國外的一樣，沒有創(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)在很多汽車都是電動的，這個電哪來的？還是通過石油轉(zhuǎn)化來的，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研究腫瘤交往過程中的免疫機制，里面的核心是放射性物質(zhì)。相信這樣的研究會越來越多。最后一個是產(chǎn)業(yè)化。現(xiàn)在我國核技術(shù)發(fā)展面臨的主要問題，是體量還不夠，上升空間很大。每百萬人口PET的數(shù)量，中國是0.17，與美國差了25倍以上，與韓國也差了25倍?，F(xiàn)在美國70%左右的腫瘤患者用放療，而我國放療設(shè)備每百萬人口只有1.57臺，只有美國的六分之一到七分之一，我們未來的空間很大。與此同時，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)依賴國外，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)化還要解決的一個問題是體制機制。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，因為周期太長了。企業(yè)要盈利，不可能做八年、十年一分錢不賺。放射性藥物的研發(fā)難度大，審批周期長，運輸又是個大問題，監(jiān)管要求也高。當(dāng)然該監(jiān)管的絕對不能放松，但是要科學(xué)地監(jiān)管。所以我覺得“卡脖子”的事情太多，這個問題不解決，就會影響到我國民用核技術(shù)的發(fā)展。所以，建議制定國家核技術(shù)規(guī)劃，加強國家政策扶持；加強科學(xué)監(jiān)管，創(chuàng)新體制機制；完善相關(guān)制度、法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)；加強基礎(chǔ)研究；研發(fā)新型核技術(shù)設(shè)備；加強國際合作，推動產(chǎn)品、技術(shù)和服務(wù)走出國門。“十四五”期間，核技術(shù)產(chǎn)業(yè)以年均20%的速度增長，希望到2025年，我國核技術(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、無損檢測等1000億元。要加快醫(yī)用質(zhì)子和重離子加速器市場轉(zhuǎn)化速度。我的看法是質(zhì)子治療在先、重離子治療在后，因為重離子要求醫(yī)院投入的成本太高了，第一步還是從質(zhì)子開始。當(dāng)然重離子和質(zhì)子的優(yōu)劣，還是需要詳細(xì)計算的。開發(fā)醫(yī)用直線加速器，加快國產(chǎn)PET/CT等設(shè)備上市，研制高質(zhì)量、低輻射劑量的移動式DR檢查系統(tǒng)。加強醫(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。還要開發(fā)Ac-225等國內(nèi)尚無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)近平總書記所說的“堅持創(chuàng)新驅(qū)動”，指出了我們的問題和方向。核技術(shù)對國家的貢獻(xiàn)很大，但創(chuàng)新驅(qū)動還不夠。我國核技術(shù)正處于高速發(fā)展的初期，體制機制必須創(chuàng)新，助力我國核技術(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。 （作者系中國科學(xué)院院士）
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