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【中國科學報】讓核科學“釋放”産業化能量
2019-09-02|文章来源:中国科学报 郑金武 |【
 

工作人員介紹小動物PET設備

  過去,人們往往談“核”色變。而今,核科學和技術不僅成爲國家科技水平和綜合國力的標志,它在日常生活中也有廣泛的應用。推動核科學和技術服務國計民生,正是北京市射線成像技術與裝備工程技術研究中心(以下簡稱工程中心)的職責所在。

  据介绍,工程中心2010年依托于中國科學院高能物理研究所建设,在射线医学成像、精密检测、安全检查三个方向上,实现了多项技术创新突破,研发了性能先进的系列国产化设备,为破解科技经济“两张皮”作了注脚。

  日前,筆者走訪了工程中心,中心副主任、研究員章志明介紹道:“工程中心就是要在技術創新、成果轉化和産業化方面,發揮應有的作用,提升全行業的發展水平。”

  讓核燃料用上國産檢測儀

  中核北方核燃料元件有限公司是我國一家重要的核電燃料元件生産企業。此前,該公司爲保證核電燃料的安全性,需對核燃料棒進行安全性檢測。這一檢測設備技術含量高,高端産品只能從國外進口,且價格昂貴。

  中科院高能所核技術應用研究中心副主任、研究員魏存峰在學術交流時,了解到該公司在核燃料安全檢測方面存在的現實困境後,發現工程中心的相關技術積累可以幫助破解這一難題。于是,魏存峰與工程中心團隊開展了核燃料富集度檢測相關技術的研究開發工作。

  目前,用于核燃料富集度檢測的儀器是從國外進口的,該儀器采用“有源法”,不但設備本身昂貴、體積龐大,而且要定期更換放射源。國際上最先進的“無源法”測試技術一直是我國核燃料檢測人員多年來夢寐以求的高端技術。

  “我們采用創新性的探測器技術和多通道高速電子學技術,開展了高靈敏度探測技術研究。”魏存峰介紹,這一技術應用于核燃料富集度檢測,在不需要購買額外同位素作爲照射源的情況下,就可以實現高精度的燃料富集度檢測,而且檢測速度完全滿足生産要求。

  這一新型的檢測技術,與國外進口的儀器設備相比,實現了“有源法”到“無源法”的進步,可以直接檢測核燃料棒的放射性物質含量、分布情況。采用新型光電倍增器件的固態化設計,使得探測儀器更加小巧,成本也比國外進口儀器降低了一半。

  “這樣的專業設備,研發技術門檻高但市場卻不大,企業是不願意投入大量資金來做的,但卻適合工程中心這樣的平台來做。”魏存峰說。

  而今,工程中心已經開發了系列化核安全監測、檢測裝備,在核工業、環保、安保、科研等領域得到良好應用。如基于編碼孔徑成像技術的伽馬成像儀,已成功應用于我國所有運行核電站大修現場,比如,南京“青奧會”、杭州G20峰會等重要活動的核安保等。

  2017年,工程中心的新一代核輻射成像探測技術研究及應用項目,因掌握了核輻射成像探測核心技術,研制出具備國際先進水平的系列核輻射成像系統,獲得2016年度北京市科學技術獎二等獎。

  爲國人定制乳腺PET

  正電子發射斷層成像(PET)技術,是一種利用正電子湮滅進行斷層成像的核醫學成像設備,可以在腫瘤的“代謝異常”階段就檢測到其存在,並以圖像的形式表現出來。PET技術是一種“功能成像”,能夠比CT等通過“結構成像”更早地發現腫瘤,達到早確診、早治療的目的。

  乳腺癌是女性中发病率非常高的恶性肿瘤。将PET成像技术用于乳腺疾病诊断,可实现乳腺肿瘤的精确诊断和准确定位。由于技术门槛较高,目前只有少数国外機構完成样机研发并实现商业化应用。

  魏龍早年在國外留學期間,一直專注于正電子譜學相關研究領域。到中科院高能所工作後,魏龍陸續開展了小動物用PET成像系統的開發研制工作。2007年,在相關項目的支持下,魏龍和科研團隊開展了乳腺PET的研發工作。

  經過多年攻關,魏龍及其團隊開發的乳腺PET,采用了符合東方女性特點的專用環探測器設計,具有高探測靈敏度,實現了全數字化及三維斷層成像,大幅提高乳腺癌早期微小病竈的檢測能力。

  隨著工程中心的建設,推動乳腺PET技術産業化迫在眉睫。2013年,乳腺PET樣機在天津醫科大學腫瘤醫院和北京宣武醫院完成了臨床試驗,結果顯示,乳腺PET對乳腺癌的診斷能力在安全性和有效性方面,滿足並超過了預期的試驗目標。隨著臨床工作的推進,乳腺PET已取得了三類醫療器械注冊證書。

  同時,在工程中心的支持下,乳腺PET技術通過中科院高能所的孵化平台——北京高能新技術有限公司開展産業化工作。後者以技術入股的方式與相關企業成立了杭州高能醫療設備有限公司,負責産品的市場推廣。

  “工程中心研發的技術,一定是要走向市場的。”魏存峰說。

  打造高水平創新團隊

  如今,工程中心在射線醫學成像、精密檢測、安全檢查三個領域,均有相關技術積累,並積極致力于推進科研成果的轉化,促進我國高端醫療成像設備産業發展、提高高端射線探測與成像設備開發領域的自主創新能力和核心競爭力。

  而这,离不开科研团队的支撑,目前工程中心共有科研人员近百人。魏龙先后主持国家重大科学仪器设备开发专项、国家重点研发计划、国家“863”计划项目等多个重大项目。他说,工程中心将着力培养一支在射线成像技术领域具有国际前沿水平的科研骨干队伍。比如,“80后”的帅磊,在中科院高能所攻读完博士後,选择了在工程中心工作,并在孔径编码射线成像方面做出了系列成果。

  目前,工程中心正積極參與懷柔科學城先進光源技術研發與測試平台建設。該平台項目總建築規模20966平方米,是2017年核心區“5+2”重大項目之一,主要建設內容包括加速器技術創新研究分平台、X射線光學技術及應用研究分平台和空間環境效應分析試驗樓以及相應的配套設施。

  魏龍介紹,該項目的實施,將在帶動加速器和X射線學科發展、懷柔科學城建設方面發揮重要作用。

  (原载于《中国科学报》 2019-08-29 第6版 转移转化:http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2019/8/349134.shtm )


 
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