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核技术应用奇妙多多

[日期:2019-12-02]   来源:中国环境报   作者:   [字体: ]

中日韩核技术应用产业化国际研讨会暨第三届同位素与辐射产业发展论坛近日在北京召开。中日韩三国在核技术应用领域各有所长、各具特色。日本在核医学和工业应用方面有技术优势,研发和行政管理体系成熟,韩国人均拥有的技术装备和产品数量均居世界前列,中国则是全球核技术应用发展最快的国家。

 

三国专家学者在论坛上有何精彩的观点碰撞?高能物理研究所的正负电子对撞机真容如何?请看来自现场的报道。

 

作为核产业中的“轻工业”,核技术应用是核科技发展和产业化不可或缺的重要组成部分。“截至今年6月,我国共有核技术利用单位7.6万家,在用放射源14.4万枚,射线装置18.9万台,核技术利用前景广阔。”生态环境部核与辐射安全中心副总工程师程理表示。

 

我国核技术应用发展势头强劲,将成为与核能并驾齐驱的两架马车

 

“全球核技术应用产业化规模已接近万亿美元。中国核技术应用产值近年来年均增长率均超过20%,可以预测,我国核技术应用将继续保持强劲的发展势头,成为与核能并驾齐驱的两驾马车。”中核集团总工程师、中国同位素与辐射行业协会理事长雷增光进一步补充道。

 

核医学领域发展成熟的日本,应用放射性同位素治疗癌症已经走过了80个年头。大阪大学教授Jun Hatazawa表示,放射疗法能给患者带来更有效的癌症治疗手段,乳腺癌患者在疾病早期通过治疗,5年生存率可以超过19%。大阪大学基础核物理学研究中心正在研究如何将射线及电子束产生的核能量进行萃取,以提高治疗效果。

 

“你们有人吃过泡菜吗?”来自韩国世界泡菜研究所的Park Hae-Woong为大家带来了一场色香味俱全的泡菜辐照技术分享:“泡菜的发酵过程需要上百种微生物参与,其中包括菌类、酵母类以及有机物等,这些成分像沙拉一样充分搅拌,最终成品会有一个最佳赏味期限,电离辐射能够将这个期限延长。我们对泡菜酱试验了不同程度的辐照剂量,发现其在杀菌方面表现优异,尤其是对大肠杆菌。在品质方面,发现经过照射之后泡菜没有之前那么酸,口味更棒。同时,泡菜中的糖含量也大大减少,对健康十分有益。”

 

对正负电子对撞机的运用也可以很接地气

 

热烈的会场讨论结束后,窗外淅沥的小雨和凛冽的北风并没有浇灭大家参观中国高能物理研究所(以下简称“高能所”)的兴致。经过40分钟的车程,石景山区玉泉路上的高能所出现在人们眼前。

 

走进高能所,著名画家吴作人先生的水墨画——“无尽无极”,作为研究所的标识颇为引人注目。“标识由简洁对称的两笔组成,既像一团高速旋转的星系,又代表着中国古代阴与阳的太极符号,还寓意正负电子对撞机内,带正电荷的电子与带负电荷的电子高速对撞湮灭,产生τ轻子和各种粲粒子,这也是高能所研究的主要对象。”高能所研究员刘宇表示,阴阳的对立统一深刻体现了物质结构各个层次的规律,也蕴含着古人“宇之表无极,宙之端无穷”的朴素宇宙观。

 

北京正负电子对撞机(以下简称“BEPC”)就坐落于研究所一角。BEPC是我国第一台高能加速器,这个“国之重器”大部分结构位于地下,数不清的线路轨道和仪器交织密布,令人们感觉仿佛走进了一个高维科幻空间。在繁华的玉泉路上,这个静谧的地下世界有一种“大隐隐于市”的庄重感。

 

对物质基本结构的认识源于粒子,能量越高,我们所能看到的物质结构就越精细,这也是BEPC的功能所在。“BEPC由注入器、储存环、北京谱仪和同步辐射装置等几部分组成,整体外观像一个羽毛球拍。球拍的直柄部分是注入器,即一台200米长的直线加速器,用于为储存环提供能量正负电子束。球拍的圆形部分是储存环,即一台周长为240米的环形加速器,它将电子束加速到需要的能量,并加以储存。正负电子束的对撞点在储存环的南侧,那里有一台大型粒子探测器——北京谱仪。同步辐射装置则是BEPC的另一个重要应用平台,为各学科的科学家利用电子束产生的同步辐射光进行相关实验研究提供服务。” 高能所博士田赛克介绍。

 

如果一连串专业词汇让你晕头转向,那么BEPC“接地气”的应用之一则会让人倍感亲切。2016年,中加一个合作项目在琥珀中发现了恐龙尾部化石,细节丰富的羽毛清晰可见,但当时并不确定这块化石究竟是来自古鸟类还是非鸟恐龙。BEPC在其来源定位过程中“大显身手”。类似于给人做CT,科学家们对化石进行了无损成像,进而构建出尾部的高清3D形态,最终认定这是一段来自非鸟恐龙的尾部化石,在国际古生物界引起轰动。

 

随着人类对未知物质世界和宇宙的探索步步深入,我国粒子物理也正处于重要的发展窗口期。“下一步,环形正负电子对撞机(CEPC)正在规划建设当中,建成后可作为BEPC之后的下一代中国高能加速器,为当前粒子物理的热门前沿——希格斯粒子的研究打好基础。”刘宇表示。





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