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核技术还能这样用?这些获奖项目带你涨知识!

辐射屏蔽材料 核技术应用 放射性同位素 抗辐照
发布:2021-04-13 09:50:09     来源:中国原子能科学研究院

在中核集团首届科技创新大赛中,中国原子能科学研究院参赛项目团队共获得一等奖2项、二等奖3项、三等奖6项、优秀奖6项,并获中核集团“优秀组织单位”称号。其中一、二、三等奖获奖项目数量均居中核集团各参赛单位首位!展现了原子能院的科技创新实力!

01 二等奖获奖项目: CARR生产百居里级碘-125

CARR 生产百居里级碘-125 项目基于中国先进研究堆(CARR)的辐照条件,利用团队掌握的间歇循环回路生产百居里级碘-125核心技术,形成百居里级碘-125的批产能力,进而逐步实现碘-125等医用同位素的国内自主供应能力。

钼-99、碘-131、碘-125是在医学临床和科研中使用最为广泛的堆照同位素,其中碘-125 应用于肿瘤治疗(种子源)、临床检验(放免分析)、标记示踪(科研)等。近年来随着临床需求的迅猛增长,国内碘-125以年均20%增长率递增,我国是世界上碘-125使用量最大的国家。

原子能院是我国最早研制生产放射性同位素的单位,自上世纪60年代起就开始利用中国第一座反应堆(重水研究堆)及泳池堆为受封锁的国内市场提供同位素产品。自2012年以后由于多种因素上述几种同位素国内的生产单位相继停产,目前除碘-131恢复了部分产能外,其他都依赖进口,急需建立稳定自主供给体系。

为此原子能院同位素所科研团队近年来重启了医用同位素研制工作。在科技部、国防科工局、中核集团的支持下,科研团队相继在低浓铀生产千居里级医用裂变钼-99、高质量碘-125生产等研究领域取得重要突破。本项目将采用间歇循环回路系统在CARR 堆实现高品质碘-125 的百居里级批量生产,未来项目的落地对于实现医用放射性同位素国产化、摆脱核心技术和重要产品受制于国外的窘局等具有重要意义。

02 二等奖获奖项目: 解密之源

 

瞬发γ中子活化分析(PGNAA)技术是当前工业生产过程,对工艺环节中的原料成分进行在线检测的主流技术,能够广泛应用于水泥、煤炭、电力、钢铁等多个领域。中子源是PGNAA技术的核心部件,目前国内主流的中子源使用的是252Cf自发裂变中子源,由于受到有关国家垄断,不仅价格连年上涨,而且供需失衡。

为了解决252Cf等放射源存在的安全风险和满足市场的供应需求,中国原子能科学研究院核数据重点实验室的项目组于2013年研制出了一种可控中子源。该中子源是一种小型中子发生器,通过对离子源产生的D+粒子加速,使其能量提升到120keV后轰击D靶或T靶,利用氘氘和氘氚聚变反应分别产生2.5MeV和14MeV中子,利用该中子可以对工业生产物料进行物料元素在线分析,实现对物料元素组成和占比“解密”,所以说移动中子发生器是“解密之源”。

“解密之源”项目不仅具有成熟的技术,也具有广泛的应用前景。国内对元素分析仪总需求在3800台以上,但是由于中子源的限制,目前仅有400台。按照每台分析仪的平均使用寿命为10年,中子发生器的消耗量为每台分析仪每年使用1套计算,则中子发生器在元素分析领域总的需求量为38000套以上(以上数据来自元素分析仪生产厂家)。一台中子发生器的销售价格是200万,仅仅在元素分析这个应用领域的市场规模就可以达到70多亿元。另外,中子源还可以用于中子辐照,航空、航天、通讯、高铁等电子器件的中子单粒子效应检验,中子工业CT无损检测,科研教学等。

03 二等奖获奖项目:新型柔性辐射屏蔽材料

随着核工业及核技术的不断发展,带来了人员辐射防护要求水平不断的提高,以及对高质量的屏蔽材料需求不断增加。

目前市面上应用最为广泛的屏蔽材料仍然以铅为主。此外,由于传统非柔性材料在屏蔽过程中不能紧密贴合在热点位置上,占用空间,影响屏蔽效果以及检修作,不能高效便捷地实现多种环境下的核辐射防护。而以钨金属为主要材料的柔性辐射防护产品,却在国内市场基本处于空白的状态。

本产品以航天级的柔性橡胶材料作为基材,配以不含铅的重金属,通过多道工艺加工而成的柔性辐射屏蔽材料,在防辐射性能、物理性能、抗辐照老化性能等方面拥有着优异表现。产品具备材料轻便、耐高温、柔韧性高、可定制、易加工等特点。同时,密度可调整,同等防护效果比铅更薄,重量更轻,使用寿命长,易于清洁,坚固耐用;运行稳定,安全可靠;安装拆除简单快捷,符合用户需求。

本材料具有完全自主知识产权,在防辐射性能、物理性能、抗辐照老化性能方面攻克了诸多技术难点。在国内市场具有极高的独创性、先进性。填补了国内现有辐射屏蔽材料领域商业化应用的空白。产品各项性能均达到了或优于国外产品水平。

项目拥有着核电、医疗领域等一些市场潜力巨大的应用场景。在核电领域,材料目前已经用于核电站管路阀门的防护;医疗领域可以用于医疗人员防护服制作以及辐射科室的外防护方面。随着核技术的广泛应用,核防护材料所产生的市场容量巨大。

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