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追寻“核”你我的关系
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这个标题是第48期“科学家与媒体面对面”系列活动的主题。
在日常我们听到核首先联想到的就是核武器（胖子，小男孩），核电站（切尔诺贝利，三里岛，福岛等等），核潜艇等等。核技术的应用不仅存在于上述动力性的设施方面，而且在同位素和辐射技术方面也具有重要的作用。核电的发展，国人通过大型的科普展览和科普活动都有所涉猎，尤其是福岛核电站核泄漏事件发生后，公众对核电的认识更加趋于理性。但是对同位素和辐射技术则知之甚少。同位素和辐射技术在工业、农业、医学和环保领域都有卓著成绩。而这也是我们人类和平利用原子能技术的一种展示和决心，原子能技术虽为战争而生，其应用却远远超越了战争，为人类未来发展提供了更多可能性。2014年是中国第一颗原子弹爆炸成功50周年。为此相关部门在中国科技馆临时展厅举行了核科学技术展，同时第48期科学家与媒体面对面活动也邀请到中国核学会原理事长王乃彦院士，清华大学核能与新能源技术研究院核技术研究所研究员、博士生导师安继刚，中国人民解放军总医院核医学科主任医师、教授田嘉禾，北京市射线应用研究中心主任、研究员鲍矛，以及中国核学会同位素分会主任委员，中国同位素与辐射行业协会副理事长，中华医学会核医学分会常委张锦荣与媒体一起分享核技术在同位素和辐射方面的相关问题。
正确认识放射性
辐射有三种，一种是α粒子，一个是β粒子，还有伽玛射线。α粒子用一层厚一点的纸就可以挡住，所以α粒子对人体没有什么影响，但很重要的是，不要把它吃到肚子里面去。第二种是β射线，是带负电的电子，一般的铝片也可以将它的穿透力挡住。而伽玛射线则就需要用混凝土墙来挡住。同位素是具有相同质子数不同中子数的原子。辐射剂量的单位是希沃特（有效辐射当量剂量的单位，记作Sv），其定义是每千克人体组织吸收1焦耳能量。它代表了受到电离辐射照射的个人的总伤害。反映的是各种射线或粒子被吸收后引起的生物效应强弱的辐射量。
人类生活在辐射环境中，这包括岩石土壤，宇宙射线，水，食品等等。下图显示了日常接受的辐射剂量。
乘飞机每小时的辐射量为0.005毫希沃特；每天看两小时电视，每年接收的辐射量为0.01豪希沃特；每天吸烟20支，一年的辐射量为0.5豪希沃特；每次X光检查的辐射量为0.2-2豪希沃特。
在防止辐射方面，应该区分外照射和内照射。所谓外照射是指外部源发出的辐射穿透人体产生照射剂量。相关的措施包括1、加大人员与放射源的距离；2、尽量缩短人员在放射性区域停留时间；3、采用屏蔽技术。常用的屏蔽材料有混凝土、 铁、铅，厚水层也有很好的防护效果。（号外：如果可能沾染了放射性，冲洗就可以了，不要相信有什么抗辐射香皂）。内照射是指放射性物质进入人体内部产生的照射。这里需要做的是1. 尽量不让放射性物质进入体内。如禁止在核电厂控制区内吃东西、喝水；2. 在必要时先补充一些稳定的碘，使体内的碘含量饱和，减少最容易进入人体的放射性碘的吸收；3. 进入放射性工作区穿特制的连体服；如果空气中可能含有放射性物质，工作人员还要穿上特制的气衣，像潜水员或宇航员一样呼吸干净的空气；4. 强放射性物质的操作要在热室中进行。所谓热室，即具有可靠的屏蔽、密封 和通风过滤设施，用机械手等进行远距离操作。
我们的生活离不开辐射， 辐射有着广泛的应用（下面几个话题）：杀菌消毒、食品保鲜效果好；诊治疾病有奇效；；辐射加工建奇功；辐射育种显高招。
总之，辐射无所不在,人类就是生活在辐射的环境中日常碰到的辐射不少，要增加对辐射的认识,要用科学的态度对待辐射；辐射有很多用途，要利用辐射造福于人民；广泛地开展辐射在工业,农业,环保,医学,能源,交通中的应用。同时要认真注意在这些辐射技术的使用中的安全规范和法则,只要认真执行,安全是完全有保证。加强辐射知识的科学普及工作,增强公众对辐射的认识。
核技术应用—工业与社会安全
这方面包括：核测控技术、核分析技术、核无损检测技术、辐射加工技术以及射线示踪与测井等等。在核测控技术方面，工业中广泛应用射线测控技术(NuclearControl System),借助射线与物质相互作用,对运行过程进行检测与控制，比如说我们测厚度、测密度、测位置、测流量等等。
核分析技术包括质谱、X荧光及中子活化分析等。现代工业中,核无损检测技术是质控重要关键，核无损检测技术主要是各种辐射成像方法。能提供可直接观察的影像,是其区别于其它方法的主要优点。伦琴发现X射线时得到的人手照片就是最早的核无损检测图像。其应用极其广泛，如检测涡轮叶片、曲轴、轮毂等。
在与社会安全相关的方面，核技术的应用也较为广泛，比如缉私与反恐。集装箱检测系统成为海关与安全部门的‘火眼金睛’，1999年6月26日,第一套60Co检测系统产品在马尾港顺利投入运行。此后,组合移动式、车载式、铁路货车与滚装船货车检测系统相继研究成功并投产,实现产品系列化。
放射药物:为精准医学定靶
同位素与辐射技术在医学领域的应用及前景
不管是过去还是现代，白求恩时代还是分子医学时代，看病都是为了回答几个问题，即出现什么异常、主要影响何处、什么原因引起、应该如何纠正、纠正是否有效、卫生经济合理。
印度对人类最大的一个发明，就是发明了“0”，一个事物后面的0越多，成就越大。这个0前头必须有东西，如果前面没有东西，放多少个0也没有用。所以只有这一个1，哪怕后面是10个“0”就是一个相当大的数，如果前面没有这个1，后面放一百个0，也都是0，这个1是什么呢？就是健康。
全世界、全人类对健康的关注越来越大，投入也越来越大。但是以前对疾病的认识有很多是不正确的，比如我们认为肿瘤细胞是一样的，但是nature上发表的成果告诉我们一个肿瘤至少有两个以上的克隆才能形成真正的肿瘤。
从1971年开始的“抗癌大战”到2011年纪念抗癌大战40周年的时间里，美国政府花了两千亿美元，合成40多万种化合物，11.4万种植物，希望能够找到一种抗癌的物理治疗方法。但遗憾的是到2011年为止只找到了一个，就是紫杉醇，是从中国的红豆杉里面找出来的，是唯一从植物里找出来的抗癌分子。而在化学抗癌目前科学证明唯一能够抗癌的就是我们最常见的阿司匹林。
现在美国在疾病上的花费已经占GDP的18%，效果如何呢？Varmus H在Science（Science; 2006,312:1162）上发表的文章认为，尽管投入巨大，21世纪的ageadjusted 肿瘤病死率与50年前 Dr.Burchenal发明化疗时没有多大变化，而同期心、脑、感染死亡率下降了2/3。
真正最好的临床治疗的后果，是来源于正确的决策，正确的决策是正确的治疗，是来源于正确的诊断。到目前还没有发现任何基质突变是单一基因导致的。2013年，中国第一次召开了国际放射研究会的会议，在这个会上，专家们提出怎么能够做到精准医学，就是说这个病人来了用这个方法治，那个病人来了用那个方法治。所以我们要精准的针对他的个体化来进行治疗。而且在这个会上，大家共同提出来我们必须要做到这一点，不做到这一点，我们就会失败。
要做到这些就需要我们跨过“死亡之谷”（ 基础医学讲的话，临床医生不明白，临床医生想要什么，基础医学是不知道。），大部分的方法是用显像的方式，和基因结合起来，把疾病各种不同的亚型区别出来，把放射性敏感度测定出来，把本身的表型测定出来，这是影像学、医学的重要任务
怎么才能做到这一点？这就需要找到合适的方法，但是人体是个浩瀚的小宇宙，有60万亿的细胞，每个细胞当中有90万亿的原子。好在我们在核技术里发现了一种方法。和这个东西结合以后，把它引到体内，自动和这个靶结合，分别标注在不同的靶上，同时通过探测放射器就可以了解这个靶到底在什么地方，我们关心的分子到底在什么地方，这样的话可以给临床提供正确的决策方式。
从这个意义上来讲，我们看到这种生物的分子，应该特异标示在体内关键靶分子的性状。同时，放射性标记物有非常明显的高灵敏度，不会对人体产生任何影响，没有什么生理干扰，它可定量化，有高度生物学兼容，结果高度可重复性，诊断和治疗是直接相关联。用低剂量做诊断，高剂量做治疗。可以根据临床和患者需要进行调整的高适应性，比如我做一双弹性的鞋，潘长江同志可以穿，姚明同志也可以穿，所以从一定意义上来说，放射性药物是最适合需要的。
新教改革时期的J Calvin曾说如果你没有眼光的话，你的人民就会受苦受难（Where thereis no vision, the people perish）。核医学领域非常有名的专家H Wagnar也说，如果你不会用靶向分子影像方法，我们的病人就会受苦受难（Where there is no molecular imaging, the patients perish）。一定意义上来说，我们用核医学标记的探针，来显示疾病特定的分子，来提示临床进行正确治疗，改善病人的临床以后，这个价值已经被证实，还将继续被证实。
同位素与辐射技术在辐射加工领域的应用
辐射加工是指是利用放射性同位素或射线装置产生的电离辐射（γ射线、电子束或X射线）作用到被辐射的物质上，与被辐射物质发生物理、化学或生物效应，在常温下对物质进行保鲜保藏、消毒灭菌或材料改性的一种加工方法。
依据辐射源工作原理的不同，主要包含三类：钴源辐射-- γ射线，常用单位是居里（Ci ）与戈瑞（Gy）；加速器辐射--电子束，常用单位是兆电子伏（MeV）,千瓦（ kW）, 戈瑞（Gy）以及X射线辐射-- X射线，尚不具备产业化规模。
截至2013年底我国钴源辐射的现有装置为123座（其中设计装源量在50万居里以上的有近90座）；总设计装源量为1.5亿居里；总的实际装源量为6000万居里，占总设计装源量的40%。同样加速器辐射的现有装置为380台（其中国产301台，进口79台）；总功率为24482kW；用于食品辐射加工的有十几台。
辐射加工的应用领域十分广泛，包括医疗用品（金属制品、塑料制品以及一次性使用的功能高分子材料医疗用品，如外科植入物、人工关节、心脏瓣膜、骨骼、牙科材料、手术创口缝合用品等）、食品（粮食类、果蔬类、熟肉类、冷冻畜禽类、调味品类、干果果脯、花粉、宠物食品等）、药品（中成药及其原料、医药制剂等）、高分子材料改性（热收缩材料、电线电缆、电池隔膜、乳液固化、橡胶硫化、涂层固化、半导体材料、纳米材料以及水晶宝石着色等）、包装材料（无菌包装袋、无菌包装盒及其他有无菌要求的包装器皿器具等）和其他方面（采血输血与输液用具、注射器及针头、医用手套、手术衣等医药卫生用品、植物抑制生长发芽类产品、化妆品、香烟、白酒醇化、生物培养皿、生物组织与生物制剂等）等等。
目前我国已经有了一些辐照食品类相关标准，如下图所示：
同时，在辐照食品的安全性方面，1980年10月，联合国粮农组织（FAO）、国际原子能机构（IAEA）、世界卫生组织（WHO）召开辐照食品卫生安全专家委员会，认为10kGy以下的剂量照射过的任何食品不会产生毒理学上问题。1997年，FAO／IAEA／WHO高剂量研究小组宣告：超过10kGy高剂量辐照食品也是安全的，不存在毒理学、营养学和微生物学问题。WHO曾作出结论：辐照食品就像用巴氏杀菌法消毒的食物一样安全，而且有益健康。全世界已有美、欧等57个国家和地区批准了230多种食品品种辐照上市，销售总量已远超过40万吨。
辐射加工有很多优点，包括常温下进行加工处理，应用领域广泛； 对于一些较为特殊的产品（冷冻海鲜产品、鲜肉、热敏性药物等），不宜用其他方法灭菌，但可以用辐射加工方法实现灭菌；不破坏产品外包装、节约生产成本、不会造成二次污染；不需要添加化学药物，无污染、无残留，是一种清洁加工过程；自动化程度高，加工效率高，消毒灭菌彻底；工艺相对简单、容易控制。
国内外核技术应用现状
非动力核技术及其应用（简称核技术应用）主要指同位素与辐射技术应用是和平利用核能的重要内容，是当代公认的高新技术，是社会现代化的重要标志。国际原子能机构核技术评论中指出： “同位素与辐射是正在为全世界的社会经济发展做出宝贵贡献的领域”、“就应用的广度而言，只有现代电子学和信息技术才能与同位素及辐射技术相提并论”。
在工业领域，核仪器仪表是最早形成产业的核技术应用，据不完全统计，仅美、英、法、日等国拥有的核仪器仪表已超过百万台套。石油测井中的中子测井系统，它能直接给出地层岩性和油、气含量；煤炭品质在线分析系统可实时给出元素含量；工业用γ无损探伤仪与大型检测设备已得到广泛应用。
全球已建加速器1300多台，技术水平大幅提高。加速器装置在量上大幅度增加的同时，产品质量在不断提高，结构紧凑，易操作，维修方便，长期运行稳定和可靠性、智能化水平等有明显提高。加速器的控制系统已发展到计算机智能控制、远程诊断、电器插件更换自动调整、信息采集和储存等等，自动化水平很高。
发达国家科技投入大，形成的新成果、新工艺、新产品、新装置持续推动辐照加工产业的发展。辐照木塑材料已在美国产业化生产20年；汽车轮胎辐射硫化已在美、日、德国90%以上轮胎企业实现产业化生产20多年； 瑞士等国用辐射法生产的PE管道成功替代钢铁管道多年； 英国用加速器生产液体氢燃料已建造了示范生产线；日本辐照法研制的交联聚氨酯、交联尼龙、超级防热SiC光纤已崭露头角； 马来西亚辐照法研制的高品质橡胶已初具规模。
日本辐射加工技术为日本的产业结构升级做出了巨大贡献。全日本有500多台电子加速器长期致力于日本产业结构升级工作，在节约原材料、提高资源利用率、新材料研究、及寻找新资源等诸多领域广有建树。为日本电子信息产业提供高性能线缆、电子器件及功能性材料；为日本轿车产业提供高品质子午线轮胎及多品种、高性能配件材料；海水提铀材料的辐射法合成。
在农业领域，据调查，全世界收获农产品约三分之一在到达消费者之前就因腐败和虫害而损失。食品辐照技术是20世纪发展起来的一种灭菌保鲜技术 ；它为食品保藏与灭菌提供了非常有效的手段。 全世界已有57个国家和地区批准了230多种食品品种辐照上市；全球每年食品辐照量超过40万吨。
在医学领域，放射性药物与核医学是核技术应用中最重要、最活跃的领域之一。在发达国家中，仅放射性药物就占卫生保健支出的4%左右，放射性诊疗在整个卫生支出中占10%以上。全球核医学业产值超过3000亿美元，且年增长率达15%以上，尽管发达国家人口仅占全球的10%，其市场份额却占约60%。
在环保领域，辐射技术是三废处理的有力手段。韩国加速器处理工业废水；波兰、日本加速器处理燃煤烟道气；美国用辐射法生产水溶胶用于环保及土壤改良;德国、美国已建造了日处理量达1500吨污泥的辐照处理设备；日本用γ—射线辐照与加热联用方法，将废聚四氟乙烯处理为优良的润滑剂和添加剂。
总体上来看，国际上核技术应用产业正处于快速发展阶段，全世界核技术产业化规模近万亿美元。美国核技术应用产业的年产值占国内经济总产值的比例约为4%；日本和欧洲所占比例为2%-3%
我国核技术应用发展状况
我国核技术应用年产业规模约1000亿元，其中核农业126亿元；辐射化工产品110亿元；辐射加工服务产值180亿元；医用同位素及核医学150亿元；离子束注入半导体330亿元；射线装置及同位素仪器仪表100亿元。
工业领域主要用于工业无损检测、同位素工业检测仪表、油田放射性示踪井间测井、安检、射线实时成像检测；辐射化工方面辐射化工形成了以热缩材料及制品和辐照交联线缆为主，发泡材料、膜材料、印染涂料、超吸水材料、新型复合材料逐步上规模的产业格局；2013年产业规模已达110亿元，其中热缩材料和线缆占70%以上的份额。截止到2012年底我国230家单位，拥有各型各类工业用加速器380台，总功率超过24442KW。 中核集团利用秦山三期核电站重水堆生产60Co项目历时7年，于2011年研制成功。一举打破国外公司的长期垄断，成为世界上第三个拥有该项完整技术的国家。
在农业领域，我国年食品辐照量超过20万吨，约占世界食品辐照量的一半，我国食品辐照的主要应用方向为（1） 辐照杀灭致病菌、虫，减少食源性疾病的发生。（2） 进出口的农副产品和食品的检疫处理。（3） 风味食品和土特产品的辐照杀虫保鲜。（4） 粮食贮存中的辐照杀虫。
医学领域的应用包括：核医学成像：Gamma相机、 SPECT、PET/CT； 核素诊疗： 99Mo- 99mTc、 131I、89Sr、 14C；放射治疗：60Co-Gamma刀、192Ir治疗、125I介入治疗。
在环境领域主要用于环境污染的辐射治理、环境质量监测、氡的监测。
总之，非动力核技术应用在今后十年或更长时间仍将快速发展，特别是在医学、新材料、食品安全、消毒灭菌、环保等领域，将发挥更为突出的作用。我国核技术应用的各个方面都有着广泛的发展前景，积极推动技术创新与产业发展相结合，建设绿色、低碳、安全的和谐社会是我们的使命。
纪念切尔诺贝利30周年
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