生活中,大家總是談核色變,視核技術為洪水猛獸,其實小到你吃的一些果蔬和海鮮、用到的餐巾紙,大到癌癥治療,這其中都有核技術的身影。
我們特別采訪了全國政協委員、中國原子能院黨委書記萬鋼,請他來聊了聊核技術應用的話題。
兩三年內,中國人有望用上國產的質子治癌設備
網易新聞:作為全國政協委員,今年您提了哪些提案?
萬鋼:今年我總共交了四個提案,但是其中主要的還是兩個與癌癥治療有關系的。一個就是希望要推進核技術應用在治療癌癥這方面的一些工作。第二個就是特別強調關于質子治療這個(癌癥治療)手段能夠加快國產化。
網易新聞:在癌癥治療中,核技術可以有哪些具體的應用方向?
萬鋼:醫療首先是要看病變,要檢測,所以現在我們可以通過放射性藥物,把它吃進去以后,產生短期放射性,跟著你的血液、體液到處流動,然后通過外面的照射,就能看出你本身內部的一些結構,如果這個地方有病變,那就能照出來,所以它(指核技術)可以檢測(癌癥)。
第二個就是如何對病變進行治療。(目前治療癌癥)是三種形式,一個是動手術,就是開刀,可以把這個(有癌細胞的)器官割掉,但是肯定是割不盡的,特別是在(癌癥)后期,已經轉移之后(開刀)也不太好辦。
第二個是化療,化療就是吃點藥進去,抑制它(指癌細胞)的生長,但是這個效果比較慢。
其實現在最好的、比較快的方式是放療,通過射線,比如說X射線,有時候(也可以是)電子,去照這個(癌)細胞,把它殺死。也可以把同位素注入到體內,讓它內部發生作用。還有就是內外結合,有個叫硼中子治癌,就是把這個叫硼的物質放到藥里面,讓你吃進去,再打點中子進去,這個硼一吸收中子就產生阿爾法粒子,阿爾法粒子大概在10個微米的情況下就能把癌細胞殺死。
網易新聞:談到核技術治療癌癥,除了硼中子治療外,還有質子治療和重離子治療,能否介紹下這兩種治療方式?
萬鋼:在元素周期里面,氫是最小的,質子(治療)就是利用氫原子,把它的電子拔掉,就變成了帶一個電荷的質子,從現在來講,質子是最輕的,在我們原子核層里是最小的。
這個質子如果是在一個電場的作用下,它就會加速,這是加速器的原理。我們如果用回旋加速器使勁讓它加速,一圈一圈地轉,它可以轉到光速的一半,那個速度是非常快的了。這么高的速度打進去,它就比較容易打死(癌細胞),而且這個(方式)對準打進去以后,它的能量可以馬上轉移到癌細胞上,對其他邊上的(正常細胞)沒有影響,然后又能把癌細胞打死,現在質子治療就是這個(原理)。
應該還有其他的重一點的離子,比如現在比較穩定的碳-14,碳-14如果把它加速更高,它肯定比質子能量要高一些,可能打得要狠一點。
但(質子治療和重離子治療)兩個原理是一樣的,都是把一個(粒子)打進去以后,有一個布拉格峰的衰減,然后讓癌細胞吸收這個能量,被打死,就是這么一個過程。
現在癌癥治療是我們的一個痛點,各種方法也都在做(嘗試),但是的確我覺得質子(治療)是一個比較好的發展方向,因為它的設備做起來比較小,運行起來成本比較低,特別適合于要建(癌癥)治療的醫院,能夠靈活地應用。
網易新聞:質子治療、重離子治療都是放療的最新手段,如果投入應用,大概能治療多少種癌癥?
萬鋼:質子治療成本是很高的,現在比如說在上海的一套裝置,那是德國的,它一個療程下來大概是20多萬。治療時每次照(射)的時間很短,幾十秒不到一分鐘就照(射)完了,但是要多次照(射)。現在來講,這個老百姓是付不起的。所以我們國產化的目標,就是把價格降下來,要讓老百姓用得起。
但是也沒必要什么都用它,不能說殺雞用牛刀。癌癥還是要早期去發現,如果早期發現,其實可以通過藥物治療解決,第二個,有的(癌癥)動手術也是可以的,我們講的質子治療更適合應用在真的不太好動手術的地方。比如有些比較重要的地方,很難開刀的區域,或者拿X射線、伽瑪射線照也很難照的地方,還沒有找到更好的手段,應該說有它的特殊性。
質子治療比較貴,代價要高一些,但是它的治愈率還是很高的。技術的發展都有一個過程,隨著生產水平的提高,經濟收入水平的提高,隨著我們技術的發展,價格也能降下來,我想(未來)可能會有更多的人能夠享用質子治療,這個是能做到的。
網易新聞:距離中國人用上自己研制的質子治療器械,大概還需要多長時間?
萬鋼:(質子)加速器(已經)出了,但是后面的后端還要(更)難。應該說這個核技術應用,包括剛才講的質子治療路程還是很長的。
不過應該不遠了,我們在搞質子治療,重離子治療是科學院在搞,現在(重離子治療)已經開始臨床(試驗)了,我們如果一切順利,快的話,今年加速器做完,應該兩三年之內可以應用到臨床。
我們現在主要是做前面的加速器,因為我們院的加速器無論在全國還是世界上來說都是很有名的。我們現在做了一個230MeV的回旋加速器,今年可能就能出數(據)了,然后再與后端的一些直線增能器結合起來,然后再進行研發。
實際上加速器有很多種,(除了)回旋的還有直線的。直線性加速器現在從世界范圍上來講比較成熟,應用于像探傷、輻照等等方面,它的應用更廣,所以直線性加速器我們院里也在做,我們院里現在用于輻照的加速器,每年都要賣個兩三臺的。
除了放射源、輻照加工以外,中核集團下屬的公司也在做醫療的一些設備。我們原子能院主要還是做前面的研發,后面是跟中核集團其他的公司結合,包括和外面結合,來推向市場。
第二個我們也承擔了一個科技部的項目,也是做加速器,但是后端的系統是由華中科技大學(做的),我們在合作,這是一個重大的項目。
核技術應用就在身邊,可以用來做很多事情
網易新聞:核技術除了用于治癌,還有哪些方面應用?
萬鋼:核技術應用的確是一個比較大的課題,我們剛才講的質子治療實際上應該是核技術應用的一個方面。
要了解核技術應用,先要認識核科學技術。首先講這個“核”,它主要是在原子層面,大家知道物質是由分子組成的,分子是由原子組成的,當然像鐵這些單質直接是由原子組成的,(原子)再往里面走就是原子核和電子,再往里走還有中子和質子,當然再往下走會有夸克等等。
我們現在講的核的科學技術,基本上是在三個“子”上完成,一個是質子、一個是中子一個是電子。中子怎么來?它是不帶電的,所以需要反應堆來產生中子,(當然)它(指反應堆)也能產生質子。那么,帶電的質子或者離子怎么去加速呢?有加速器。
核技術也可以說是原子的技術,所以一般講到核能,它又叫原子能,我們原子能院就是搞這個核科學技術研究的,我們院叫原子能科學研究院,它實際上就是個核能研究院。
所以我們所謂的現代核科學技術是什么?就是研究這個原子核層面的核的一些性質,核發生什么反應,它會產生什么效應,然后測量它,形成核譜圖,然后來看它的應用。研究主要依賴的是什么?一個是加速器,一個是反應堆,還有其他的一些輻射裝置。
核反應能夠產生核能,它同時也發出射線,(這些發出的射線)我們可以應用它,叫核技術應用。簡單說,(如果)核能叫核工業的重工業,核技術應用就叫做輕工業。
(具體)應用就很廣了,它可以在工業上用,在農業上用,在醫藥衛生上用,在食品上用,在安全上用,在環保上用,以及在考古上用。
工業上應用它能干嗎呢?可以做探傷、可以做輻照,農業上的應用,它可以為育種做一些工作。還有食品方面,比如大家吃的一些菜,吃的一些海鮮、水果,它(指核技術)也提供照射,來消毒,把細菌殺死。還有餐巾紙,特別是大家在醫院用的輸液器,都是通過(核技術)消毒的,因為它殺死的效果非常好。這個就是核技術一些廣泛的應用。
所以核技術應用就在你身邊。大家可能一聽核就想到原子彈,想到它的威力,第二個就想到核電站,其實從狹義來講,那兩方面不叫核技術應用,我們今天講的核技術應用主要更多的是核能以外的,核輻射這方面的一些東西。
核輻射實際上也是(普遍)存在的,因為宇宙本來就是一次大爆炸來的,所以核的輻射在我們身邊,是避不開的,但是我們可以用核輻射來做很多的工作。
核技術的(應用是)一個產業,從頭到尾的產業鏈很長的,它不管是在同位素及藥品放射源的制備,還是核醫療,還有一些設備,以及輻照加工等等方面都還是范圍比較廣的。其實我們院里也有很多這方面的研發成果,有的已經很好地在應用了。
核能供暖技術已經成熟,最大的阻力在公眾接受度
網易新聞:2017年底、2018年初的時候,媒體報道了原子能院用于核能供暖的低溫核反應堆,這個低溫堆現在怎么樣了?
萬鋼:說到核能供熱,其實核能首先就是供熱。比如我們現在看到的核電站,是在堆芯發生核燃料的核反應之后,將發出的熱量傳導出來,核能首先變成熱,然后通過載熱劑傳送,之后推動水產生蒸汽,高壓蒸汽推動發電機發電。
剛才你講的核能供熱,就是我們把核能不是變成電,而是把所產生的熱直接用上去,直接把它產生的熱量去加熱水,讓這個水走到千家萬戶供暖。
我們研制的用于供暖的是一個40萬千瓦的低溫堆,針對現在北方這種霧霾的天氣,燒煤碳排放太大,燒氣更貴的情況。它實際上可以大概供50萬人口,也就是20萬家庭的一個小城市的冬季供暖。
我們初步設計已經做完,可以具備開工的條件。
(核能供暖)在世界上應該說很早就用過了,像俄羅斯的一個研究院,他們有個原子能研究所,它所在的那個小城市里面冬天的供暖和供電,都是靠反應堆。我們在院里也做了一些小的示范,給我們幾個辦公樓在供著熱,大家以后(有機會)也可以去看,所以這個技術應該還是比較成熟的。
網易新聞:那現在核能供暖推廣的阻力在哪兒?
萬鋼:阻力,一個我覺得還是公眾的接受度,可能這是個最大的問題。現在(公眾)談核色變,特別是福島事故之后,有些人不愿意接受它,所以你就建不下去,這是一個。還有一個比較大的問題就是,怎么和地網的管線結合起來,因為它是要對原來的城市供暖做一個大改變的,要做一個調整。但是原則上講我們就是供熱,供熱應該不是影響城市里面的管線,而是在外面作為熱源,所以我覺得都不是問題。
我個人覺得最大的問題還是公眾的接受問題,現在公眾還是擔心安全的問題,其實這個反應堆的燃料是裝在一個包腔里面的,它把燃料做成像小藥片的那種,放在燃料包殼里面,在包殼上再做個組件,組件外面再有個組件套把它套起來,這就兩層了。然后這個反應堆又是放在一個大的容器里面,像鍋一樣,外面還有一層,就是第三層了。外面還有反應堆的廠房,這是第四層。一般的反應堆,都是有四層的防護的,所以里面的放射性根本就出不來,輻射一點都沒有。
但是大家還會擔心什么呢?就是它發生事故以后,比如中間的燃料包會不會破呀?這個我們可以通過反應堆的設計,通過安全的運行和一些設備的把控來控制。我們都有一些能動的或者非能動的(方式),就是保障事故使反應堆停下來以后,產生的余熱能夠很好地排出去,保證反應堆的安全,保證這個燃料包不破。
再一個大家擔心反應堆的水有輻射,反應堆的水是一回路,我們在中間加了一個中間回路,叫二回路,然后供暖時的暖氣是在三回路上,一回路有放射性,三回路上中間隔了一個回路,這個肯定就沒放射性。即使第一個出了問題,它也會(影響)在二回路上,通過這種安全的措施,能夠把放射性隔離出來,核能供暖并不是直接把它的水燒出來,而是一個傳熱的過程。