同位素生產(chǎn)應(yīng)用現(xiàn)狀與前景

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1、同位素生產(chǎn)應(yīng)用現(xiàn)狀與前景李茂良〔中國核動力研究設(shè)計院成都同位貴應(yīng)用研究所，成都610041)摘要:木文簡要概述了國內(nèi)外同位素生產(chǎn)、應(yīng)用的現(xiàn)狀，新的研究應(yīng)用成果及發(fā)展前景，并對我國同位素生產(chǎn)、應(yīng)用的重點和實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化提出了建議.關(guān)健詞:同位素生產(chǎn)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化1前言核科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用主要包括核能的應(yīng)用和同位素及輻射技術(shù)的應(yīng)用，核能技術(shù)及其應(yīng)用受到了國內(nèi)外的高度重視，它的意義人所共知，目前國際上已有437座核電站在運行，另有約30座核電站在建造，核電已占世界總發(fā)電量的17%。但同位素輻射技術(shù)的重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)未被人們認(rèn)識，特別是同位素和輻射技術(shù)應(yīng)用的巨大經(jīng)濟(jì)效益未被領(lǐng)導(dǎo)階層和廣大公眾所認(rèn)識，1995年4

2、月ill日美國核學(xué)會主席AIan.E.Walter在華沙波蘭核學(xué)會會議的報告中比較了美國核能和同位素輻射技術(shù)1991度應(yīng)用的成就:核能發(fā)電年總產(chǎn)值為，30億美元.解決就業(yè)人數(shù)為40萬，而同位素與輻射技術(shù)應(yīng)用的年總產(chǎn)值為2570億美元，為核能的3.52倍，占國民生產(chǎn)總值的3.9%，解決就業(yè)人數(shù)370萬元，為核能的，.25倍，兩項年產(chǎn)值總和為3300億美元，約為美國最大企業(yè)通用汽車公司的年銷售額的3倍.為美國國民生產(chǎn)總值的5%以上，與美國航空工業(yè)不相上下。510萬就業(yè)人數(shù)相當(dāng)于美國全國勞動力的3%以上。核科學(xué)技術(shù)在美國產(chǎn)生的社會經(jīng)濟(jì)效益真讓人展驚，相比之下，我國核能應(yīng)用才剛剛起步，同位素及

3、輻射技術(shù)已發(fā)展近四十二年，而2000年我國同位素直接年產(chǎn)值才約3.5億元，加上間接經(jīng)濟(jì)效益(按1:10計算)才35億元，我國輻射技術(shù)直接和間接年產(chǎn)值約70億元，兩項總和共105億元，約為我國國民生產(chǎn)總值的0.118%，與美國同位素與輻射技術(shù)相比，按占國民生產(chǎn)總值計算才為美國的三十三分之一，這說明我國同位素輻射技術(shù)發(fā)展?jié)摿艽?。下面著重概述國?nèi)外同位素生產(chǎn)、應(yīng)用的現(xiàn)狀，新的研究應(yīng)用成果及發(fā)展前景。2同位素需求增加，生產(chǎn)設(shè)施老化，促使探索新的生產(chǎn)途徑。同位素應(yīng)用日益廣泛，需求量逐年增加，主要生產(chǎn)設(shè)施為核反應(yīng)堆和加速器，核反應(yīng)堆主要用于生產(chǎn)U-235裂變產(chǎn)物同位素和中子活化產(chǎn)物同位素(如常用

4、的"Mo,1-1I,"Sr,1-'Cs,60C。等).目前國際上約有300個研究堆在運行，其中近100個堆用作同位素生產(chǎn)，而大多數(shù)研究堆是五十年代或六十年代建造的，己運行30-40年。正面臨退役，而新建堆不多，國際上同位素供應(yīng)緊缺，售價上漲。我國現(xiàn)有4個研究堆可用于生產(chǎn)同位素，但生產(chǎn)規(guī)模小，也滿足不了國內(nèi)需求，許多同位素依賴進(jìn)口。因此國際上正采取種種措施滿足堆產(chǎn)同位素的需求。加速器主要用于生產(chǎn)缺中子醫(yī)用同位素(如201TI,’勺、6'Ga、川in等)和少量工業(yè)科研用同位素(如’叱d,"Co等)。目前國際上有i1:I1.多臺加速器用于生產(chǎn)同位素，其中約50臺回旋加速器用于醫(yī)用同位素生產(chǎn)(

5、我國有3臺)，另外約有125臺小型回旋加速器生產(chǎn)短壽命同位素C11C,13N,1`O和’BF)供約iii臺PET使用.下面重點介紹主要放射性同位素的生產(chǎn)情況和重要發(fā)展。2.1裂變產(chǎn)物同位素生產(chǎn)方法的重大突破常規(guī)的裂變產(chǎn)物同位素生產(chǎn)是利用研究堆產(chǎn)生的中子輻照鈾一35靶件，使鈾一235裂變生成各種所需同位素(如"Mo,1311,133Xe,"Sr,13'Cs等)，然后溶解靶件，經(jīng)過化學(xué)分離純化得到所需同位素，此種方法建堆成本高(如建設(shè)一個1OMR的研究堆，一般需1億美元以上)，而反應(yīng)堆燃料元件中的中短壽命裂變產(chǎn)物同位素不能被提取利用，鈾一235靶件中的鈾-235只有極少部分被利用，并產(chǎn)生大

6、量裂變產(chǎn)物放射性廢物，對環(huán)境影響大。燃料元件和同位素靶件的制備輻照，同位素靶件的切割、化學(xué)處理等都增加成本，李茂良:中國核動力研究設(shè)計院，大學(xué)畢業(yè).研究員，長期從事同位索研制744使同位素生產(chǎn)成本高、售價高。美國是世界上使用裂變產(chǎn)物99Mo〔用于制各99.Te發(fā)生器在核醫(yī)學(xué)上作顯像用)最多的國家(2000年美國年使用，9Mo達(dá)20萬Ci，全世界年使用，9Mo達(dá)35萬CU，全靠從加拿大進(jìn)口，而加拿大1957年投入運行的NRU反應(yīng)堆面臨退役，建兩個功率為lOMm的研究堆(命名為MAPLE-X'S)專門生產(chǎn)”Mo，將投資2億美元以上，因而生產(chǎn)”Mo的成本增加，售價上漲。美國為了實現(xiàn)99M0的

7、供應(yīng)國產(chǎn)化，首先提出了利用均勻性溶鹽堆(以U02(N03)2溶液為核燃料，命名為醫(yī)用同位素生產(chǎn)堆，M1PR)大規(guī)模生產(chǎn)”Mo的概念設(shè)計，并開展了大量建堆和提取"Mo的研究開發(fā)S作}q俄羅斯己建成了一座功率為20kW，以U02S04溶液為核燃料的均勻性溶鹽堆生產(chǎn)”Mo等中短壽命放射性同位素。中國核動力研究設(shè)計院正在設(shè)計建造此種類型的反應(yīng)堆，其主要特點和優(yōu)點簡介如下:以UO2(NO3):為燃料溶液，沒有燃料元件，無需燃料元件加工、運輸和輻照后的后處