【环球时报报道 记者 樊巍】编者的话：初三化学课本上的元素周期表，曾是许多人学习路上的“拦路虎”，那些读起来非常拗口的化学元素，是构成物质世界的“微小积木”。然而在中国核工业工作者眼中，元素周期表中却有“大文章”。改变每种元素的中子数，就能构建出一个“平行宇宙”——同位素世界。作为一种与稀土类似的战略资源，同位素的总体用量虽然不大，却广泛应用于核能工业、前沿科研、高端制造、核医疗、精密测量等关键领域，是支撑国家高精尖产业发展、守护民生健康、保障战略安全的核心基础材料。近年来，我国持续攻坚同位素核心技术，在多领域打破国外长期垄断，实现多项关键同位素产品自主量产。同位素产业的规模持续壮大、应用场景不断拓展，为国家科技进步、产业升级和民生保障注入强劲“核动力”。
不让战略资源受制于人
国内的基础科研院所和高校实验室，是中核集团核理化院蔡伟日常工作的“打卡”地。作为该院稳定同位素技术研发中心的副总经理，蔡伟总是奔波于国内的“科研高地”。“我手机日常的联系人中，最多的就是国内科研机构的科研人员。”蔡伟笑着告诉《环球时报》记者，“这不是在炫耀我的科学家朋友多，而是因为我们生产的稳定同位素对于基础科研非常重要，因此我们需要和他们经常联系。”
同位素凭借独特的理化特性，成为基础科研和科技创新的“上游原材料”，是赋能国家多领域发展的关键资源，在前沿科学研究、高端工业制造、民众健康保障等维度发挥着不可替代的战略作用，也成为衡量一国高端材料研发与工业实力的重要标志。
“在前沿科学领域，同位素是地下大科学实验、可控核聚变研究等前瞻性科研的核心支撑材料。”蔡伟进一步介绍称，例如高丰度锗-76、钼-100这样的稳定同位素为基础科研提供了理想的实验载体。“目前自主可控的同位素供给正助力我国在未来科技赛道抢占先机，成为夯实基础科学研究的硬核根基。”
在高端技术制造领域，同位素则成为半导体、核电、高端装备等产业的“刚需材料”。蔡伟以公众极为关注的芯片产业为例介绍称，芯片的制造离不开高丰度硅-28、硼-11、锗-72等同位素，其中高丰度硅-28能够消除天然硅的晶格缺陷和原子核自旋干扰，显著提升芯片运行稳定性和散热性能，是未来先进半导体性能提升的关键材料之一。在核电反应堆这样的“大国重器”中，贫化锌-64则可提升核电机组运行安全性与检修防护水平，为我国核能产业高质量发展保驾护航。
蔡伟称：“作为高端产业链上游的关键原料，同位素用量虽小，但价值高，是整个高精尖产业体系不可或缺的‘隐形基石’。”
除了高端的科技工业，同位素还“走进寻常百姓家”，尤其是在民众健康领域，同位素正引领核医学精准诊疗变革，深度守护全民健康。“同位素在医学领域有很多规模化应用。”中国同辐总工程师、中核集团首席科学家刘蕴韬向《环球时报》记者介绍称，日常体检中碳-13吹气检测幽门螺杆菌、氙-129肺部高清成像筛查早期病变，均依托稳定同位素技术实现。同时，镱-176、镍-64等稳定同位素是制作核药的“明星核素”镥-177、铜-64的前置核素，由此制备的核药可精准定位、杀灭癌细胞，实现癌症的精准诊断与靶向治疗。
值得注意的是，同位素越“强大”，其自主化能力越重要，是否具备同位素的自主研发和产业化生产能力直接关乎国计民生与产业安全。
“高端同位素制备技术壁垒极高，长期被少数国家垄断，在我国实现自主生产前，主要的稳定同位素多依赖进口，供应保障方面确实面临不少挑战。”谈及过往的艰难历史，蔡伟感慨良多：国外的一些供应商向国内销售同位素时往往没有稳定的市场价，波动比较明显。“随着国内自主生产能力提升，这类情况已经有了很大改善，与国际同行的合作也向着更加稳定、互惠的方向发展。”
建起完整的同位素研发和生产体系
蜿蜒密布的管路、排列整齐的装备、精准的仪器仪表控制系统……用于分离同位素的制备装置极为精密，十分复杂。当记者站在这样的大科学装置前，深刻理解了为何同位素的克价比黄金还贵。
中核集团科技带头人、中国原子能科学研究院核技术综合研究所科技委主任安世忠向《环球时报》记者介绍，作为中国核科技工业主体，中核集团已构建起完整的同位素研发、制备、量产技术体系，突破了反应堆和加速器制备同位素的靶件制备与辐照、化学分离与纯化、质量控制等一系列核心技术，正积极推进镥-177、钇-90、碘-125以及锗-68、镭-223、锕-225等放射性医用同位素的规模化生产，这将为彻底扭转我国高端医用同位素严重依赖于进口的局面作出重要贡献。
在秦山核电基地，有全国唯一的商用重水堆，产出的不仅有绿色电力，还有碳-14、镥-177、钇-90等医用同位素，这一创新应用展现了当前中核集团所构建的“核美世界”。据《环球时报》记者了解，中核集团目前已有20余种稳定同位素实现批量生产。此外，中核集团具备20多种放射性同位素的研发与提纯能力。
据了解，在高端制造与前沿科研领域，我国已实现多项同位素研发里程碑式突破。2008年，核理化院率先实现公斤级99.5%丰度硅-28规模化供应，后续成功攻克技术瓶颈，产出丰度超99.99%的高纯度硅-28，为我国硅基计算研究提供核心材料支撑，填补国内高端芯片原料空白。
在核医学民生领域，国产化成果更是密集落地。在秦山核电，被誉为肝癌治疗“精准核武器”的钇-90玻璃微球顺利出堆并通过检测，关键医用同位素镥-177实现国产化供应，曾经稀缺昂贵的“救命核素”正变得稳定可及。中国同辐总工程师、中核集团首席科学家刘蕴韬介绍称，中核集团作为国内唯一可稳定供应氙-129的单位，正积极推动将该同位素产品应用于破解传统肺部CT成像盲区难题。在抗肿瘤诊疗领域，2023年国内首次获取克量级镱-176并成功产出合格镥-177核药，可精准治疗前列腺癌、乳腺癌等多种恶性肿瘤；2024年成功制备超99%丰度镍-64，打通新一代PET显像核素铜-64全技术路线，实现肿瘤病灶精准显像诊断。
“我国同位素产业正在实现从‘实验室单点突破’到‘全链条产业化落地’的跨越。”安世忠认为，中核集团作为我国核技术产业链“链主”，目前已经拥有了国内最完善的从同位素原料富集、反应堆和加速器等辐照装备的制造、辐照靶材的制备、同位素分离纯化与分析检测和质量控制等同位素产品的制备，到同位素药物合成终端应用的全产业链条，这不仅能够全方位保障国内重大科研、高端工业、民生医疗需求，未来更逐步具备国际市场竞争力，持续夯实我国同位素生产自主安全根基。
好技术用之于民
“随着我国在同位素研发生产领域不断取得突破，未来我们将加大同位素应用产品的开发和推广。”刘蕴韬表示，例如利用同位素产生的射线对果蔬进行辐照从而实现保鲜是一项成熟的技术，也能实实在在解决民生关切，然而这项技术目前在国内没有得到大规模应用，未来将加大相关应用场景的开发。
据《环球时报》记者了解，立足现有产业基础，中核集团下一步将拓展多元应用场景，持续拓宽同位素产业边界。在稳固核医疗、高端制造、核能工业核心应用的基础上，进一步挖掘同位素技术价值，积极拓展航天国防、现代农业、新材料、环境监测等新兴应用场景。
安世忠介绍称，放眼未来，中核集团同位素产业主要的发展计划是生产用于癌症治疗的新型阿尔法治疗核素锕-225、砹-211、镭-223等，以及用于前沿科学领域的放射性同位素钡-133、钍-229等。“力争在核医疗领域和未来通信领域实现规模化应用。”
当前，我国核技术应用产业已形成多层次、多链条协同发展的良好格局，部分重点细分领域实现规模化、产业化发展，整体呈现“成熟链条引领、新兴方向孵化”的发展态势。
此前我国发布的《核技术应用产业高质量发展三年行动方案（2024—2026年）》中指出，到2026年，我国核技术应用产业自主创新能力显著提升，产业领域进一步拓展。
围绕核技术在医学诊疗、农业育种、食品加工、材料改性、安检安保等重点方向或领域的应用，中核集团也在抓紧实现产业落地。据了解，下一步，中核集团将力争将核技术应用产业年直接经济产值提升到4000亿元，并在未来几年中，将我国核技术应用产业总产值的年复合增长率保持在10%以上，预估到“十五五”末，中国核技术应用产业年产值可以达到6000亿元左右。
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