一、核測井技術(shù)
核測井、聲學(xué)測井與電學(xué)測井共同構(gòu)成地球物理三大測井技術(shù)，在油田、煤田、金屬資源與水資源勘探與開發(fā)中發(fā)揮著不可替代作用。中國原子能院核測井技術(shù)研究始于 20 世紀(jì) 70 年代后期，核測井主要方法有以下幾種。
(一)低溫半導(dǎo)體測自然伽馬能譜法
1986 年，中國原子能院申報(bào)的用高純鍺的自然伽馬能譜測井項(xiàng)目，經(jīng)石油部與核工業(yè)部專家評審后，由核技術(shù)所測井室承擔(dān)。科技人員在大慶奮戰(zhàn) 3 個(gè)冬天，因油井深、溫度高等因素，得到低溫半導(dǎo)體在 1 100 米深的淺井中只能工作 3 小時(shí)(包括探管下降和上升的時(shí)間)的結(jié)論，說明高純鍺在油井測量中基本上是不能用的。進(jìn)入 21 世紀(jì)，室溫半導(dǎo)體碲鋅鎘研制成功，并成功用于石油測井。
目前，測井常用的還有溴化鑭探測器，因溴化鑭高低溫性能均很好，在能量分辨率上可與常溫碲鋅鎘媲美，尺寸也可做得比碲鋅鎘大，二六一廠已掌握井下高溫 PMT 生產(chǎn)技術(shù)，因此應(yīng)用溴化鑭進(jìn)行測井研究也是一種方法。
(二)示蹤劑測井技術(shù)
“七五” ( 1986 一 1990 年)期間，中國原子能院同位素所為適應(yīng)我國核測井和核分析的發(fā)展需求，興建 241Am-Be 中子源生產(chǎn)線，解決中子源供應(yīng)問題。與大慶油田合作，研發(fā)了適合我國陸相油田吸水剖面的鋇-131 微球測井示蹤劑，建立具有中國特色的鋇-131 微球測井技術(shù)，滿足全國各個(gè)陸相大油田的測井需求。
1996 年，受 IAEA 委派，中國原子能院有關(guān)專家分別到馬來西亞、巴基斯坦、越南、阿爾及利亞、印度尼西亞、肯尼亞、墨西哥、緬甸等國 9 次講學(xué)，講授和協(xié)助開展油田地?zé)峋g示蹤工作。
2001 年，在 IAEA 支持下，原子高科公司建成同位素示蹤劑研制生產(chǎn)、配套測試和現(xiàn)場服務(wù)的完整技術(shù)體系;與中國石油天然氣集團(tuán)公司共同完成 IAEA 資助項(xiàng)目“井間放射性示蹤技術(shù)監(jiān)測注水油藏剩余油飽和度的研究與應(yīng)用”。
2008 年，國防科工委民用專項(xiàng)工程(軍轉(zhuǎn)民技術(shù)開發(fā)專項(xiàng))批準(zhǔn)“石油工業(yè)先進(jìn)放射性示蹤技術(shù)開發(fā)”立項(xiàng)。經(jīng)過三年多研究開發(fā)和試驗(yàn)推廣，研制多種新型示蹤劑和示蹤砂，其中，鋇-131 微球、銦-113m ，測井示蹤劑，水驅(qū)、氣驅(qū)和蒸汽驅(qū)氫-3、硫-35、鉻-51、鈷-57、鈷-58、鈷-60、碘-125 等井間測井示蹤劑，以及鈧-46、銥-192 或銥-191 示蹤砂的研制生產(chǎn)及配套的測試和現(xiàn)場服務(wù)，解決了多井組一多示蹤劑一多層位井間示蹤檢測和水力壓裂中裂縫形態(tài)的檢測和壓裂效果的評價(jià)難題。
2011 年，首次利用放射性示蹤砂跟蹤支撐砂的壓裂示蹤技術(shù)，測量油井壁裂縫形態(tài)，評價(jià)水力壓裂效果，在長慶油田試驗(yàn)成功，填補(bǔ)國內(nèi)空白。該技術(shù)已在大慶、長慶等十余家石油石化單位應(yīng)用，共開展油田示蹤服務(wù) 300 多井次，為油田石化用戶帶來數(shù)億元經(jīng)濟(jì)效益。
截至 2014 年，油田示蹤、石化伽馬射線掃描技術(shù)等，一直走在國內(nèi)前列，收到良好的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。該項(xiàng)目獲得多項(xiàng)發(fā)明專利，2014 年被評為國防科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)和中核集團(tuán)科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
二、固體材料輻射改性技術(shù)
(一)離子注入技術(shù)應(yīng)用
離子注入技術(shù)已超出半導(dǎo)體工業(yè)應(yīng)用范圍，成為材料科學(xué)中強(qiáng)有力的研究手段。20世紀(jì) 80-90 年代，核工業(yè)西南物理研究院(簡稱核西物院)對離子注入技術(shù)應(yīng)用做過深入研究，取得重要成果。核西物院在等離子體應(yīng)用技術(shù)成果轉(zhuǎn)化中，研制了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的復(fù)合滲注鍍技術(shù)集成試驗(yàn)平臺，開發(fā)出多種等離子體復(fù)合表面處理工藝，形成離子鍍膜、離子注入和納米粉末制備等優(yōu)勢項(xiàng)目。
這些新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、科研與日常生活等領(lǐng)域，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。例如，泥漿泵缸套經(jīng)過離子注入表面改性后使用壽命提高2倍；對金屬進(jìn)行離子注入后，金屬材料表面物理、化學(xué)性能得到很大改善。
(二)中子嬗變摻雜單晶硅技術(shù)的應(yīng)用
用核反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱中子，照射半導(dǎo)體原料實(shí)現(xiàn)摻雜生產(chǎn)半導(dǎo)體材料，叫做中子嬗變摻雜(NTD)。中國原子能院堆工所在 101 堆和 49-2 堆上建立了中子輻照摻雜生產(chǎn)線，并配備有先進(jìn)的輻照損傷恢復(fù)的熱處理技術(shù)。1985 年，反應(yīng)堆輻照單晶硅中子摻雜工藝研究，形成年產(chǎn) 10 噸生產(chǎn)能力。
1988 年，中國原子能院堆工所與河北工學(xué)院、洛陽單晶硅廠合作完成“大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路用中子輻照直拉硅技術(shù)”及“功率器件 NTD 及技術(shù)應(yīng)用”兩項(xiàng)科研任務(wù)，并通過鑒定。其中“大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路用中子輻照直拉硅技術(shù)”獲得部級科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。1991 年“探測器級特高阻區(qū)熔硅單晶中子擅變摻雜”獲得部級科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)。1995 年“直拉硅片缺陷的控制與利用”獲得國家發(fā)明獎(jiǎng)四等獎(jiǎng)。
在同一時(shí)期開展中子嬗變摻雜工作的還有中國核動(dòng)力院。該院利用中子通量亞洲第一、世界第三的高通量工程試驗(yàn)堆(HFETR)和與之配套的岷江堆(MJTR) ，開展中子嬗變摻雜單晶硅輻照和寶石(黃玉)輻照改色研究。硅單晶輻照最大孔道直徑達(dá) 230 毫米，具有最大可輻照 8 英寸的大直徑、高目標(biāo)電阻率硅的能力，年輻照產(chǎn)量 30 噸，輻照加工能力和輻照質(zhì)量達(dá)到國際水平。
三、固體徑跡探測技術(shù)
20 世紀(jì) 60 年代以來，中國原子能院開始固體徑跡探測器研究，掌握用晶體、玻璃、塑料記錄和顯示重帶電粒子徑跡的技術(shù)并用于我國核科學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域。由于固體徑跡探測器具有能克服強(qiáng)本底干擾，可探測質(zhì)子、? 粒子、重離子、裂變碎片和宇宙線中的原子核等，而且具有靈敏度高、探測徑跡小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在各個(gè)研究領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。在我國神舟號飛船上載有固體徑跡探測器，用于對軌道空間各種帶電粒子進(jìn)行監(jiān)測。
(一)在科研中應(yīng)用
20 世紀(jì) 80 年代中期，利用裂變徑跡法進(jìn)行大面積鈾礦普查，獲得成功。利用該方法在江西省發(fā)現(xiàn)新的礦化區(qū)域和鈾礦。該方法為全國地質(zhì)構(gòu)造、礦藏勘察、防災(zāi)減災(zāi)、月球巖石研究和我國探月工程提供了數(shù)據(jù)和技術(shù)儲備。裂變徑跡法鈾礦普查獲得 1985 年國防科工委重大科技成果獎(jiǎng)。
1995 年，利用裂變徑跡法測定廣西百色古人類遺址年代，證明早在 73.2 萬年前，我國廣西百色居住的古人類能夠制造雙面石斧，是世界上同期智力發(fā)展最高的人群之一，這一研究得到國際公認(rèn)。
(二)核孔膜的研制與應(yīng)用
當(dāng)高能核粒子穿過高分子聚合物時(shí)，在粒子經(jīng)過的路徑上留下一條狹窄的損傷通道徑跡。如果高分子聚合物是塑料薄膜，則當(dāng)帶電粒子完全穿過薄膜時(shí)，化學(xué)蝕刻后就形成通孔。控制輻照強(qiáng)度和化學(xué)蝕刻條件，就可以控制孔多少和孔徑大小。這種微孔薄膜稱為核徑跡蝕刻膜，國外商品名為 Nuclepore，在我國稱為核孔膜。
1985 年，中國原子能院開始核孔膜研究，在串列加速器上建造核孔膜照射裝置和蝕刻裝置。生產(chǎn)的核孔膜用于國內(nèi)一些廠家生產(chǎn)精密輸液過濾器，多家醫(yī)院使用核孔濾膜過濾灰塵、微生物、細(xì)胞、血球和細(xì)菌等。另外還實(shí)驗(yàn)成功用核孔膜測定各種溶液物質(zhì)濃度的方法。
(三)在其他領(lǐng)域應(yīng)用
1 .在軍控核查中應(yīng)用
進(jìn)入 21 世紀(jì)以來，通過在工作環(huán)境中搜集含鈾微粒或含鈾氣溶膠，測定其鈾-235 豐度，成為最準(zhǔn)確的軍控核查手段之一。
中國原子能院在 1992 年研制成 CR-39 固體徑跡探測器，并建立整套操作方法：把有大量微粒的樣品與固體徑跡探測器片疊放在一起，放人核反應(yīng)堆內(nèi)照射;如果微粒中有一個(gè)含鈾微粒，熱中子會引起微粒中鈾-235 裂變，裂變碎片打在固體徑跡探測器上，形成一個(gè)徑跡星。徑跡星中心位置對應(yīng)的就是含鈾微粒的位置。用直徑為 1-2 微米的尖針(或用其他方法)把微粒拾起，轉(zhuǎn)移到質(zhì)譜儀中，測定鈾-235 同位素豐度。
2 .在激光加速研究中應(yīng)用
進(jìn)人 21 世紀(jì)以來，利用激光打靶產(chǎn)生等離子體，進(jìn)而產(chǎn)生重離子，并能對產(chǎn)生的重離子加速，即所謂激光加速。根據(jù)這個(gè)原理，將來建造的加速器稱為臺面加速器，即可以放在桌子上的加速器。固體徑跡探測器是研究激光加速最好的探測器之一。
3 .在其他領(lǐng)域應(yīng)用
在核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域及放射治療領(lǐng)域，固體徑跡探測器已經(jīng)廣泛用于輻射劑量監(jiān)測、反應(yīng)堆物理、微堆中子治癌、醫(yī)用加速器中子劑量測量等領(lǐng)域，是核工業(yè)廣泛采用的探測器之一。
4 .基礎(chǔ)研究
利用固體徑跡探測器研究裂變碎片角分布，發(fā)現(xiàn)幾種核素裂變碎片的角分布有異常現(xiàn)象，固體徑跡探測器應(yīng)用技術(shù)開發(fā)有著廣闊的應(yīng)用空間。
在發(fā)達(dá)國家，核技術(shù)應(yīng)用已形成一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)，經(jīng)濟(jì)規(guī)模對 GDP 的總量有著重要貢獻(xiàn)。以美國核技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)為例，據(jù)美國核科學(xué)顧問委員會專家評估報(bào)告 《 國家同位素未來需求 》 介紹，2009 年美國同位素與輻射技術(shù)的產(chǎn)值達(dá)到 6 000 億美元，占其當(dāng)年 GDP 的比例為 3% 左右。
據(jù)中國同位素與輻射行業(yè)協(xié)會測算 1 000 億元，僅占當(dāng)年 GDP 0.3%。2010年中國核技術(shù)應(yīng)用年產(chǎn)值約為發(fā)達(dá)國家相比，在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、在核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，我國與美國、日本等在應(yīng)用水平與經(jīng)濟(jì)規(guī)模方面，還有不小的差距。隨著核技術(shù)工業(yè)等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，中核集團(tuán)核技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)還有巨大的發(fā)展與提升空間。
