“ 可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)3——良好健康與福祉”:研究堆在醫(yī)學(xué)成像和癌癥治療方面發(fā)揮著重要作用。研究堆生產(chǎn)的放射性同位素用于85%的核醫(yī)療程序,對(duì)于開(kāi)發(fā)新的放射性藥物至關(guān)重要,每年通過(guò)加強(qiáng)各種癌癥的診斷方法和治療使數(shù)百萬(wàn)人受益?!跋M狻笔窃幽軝C(jī)構(gòu)的旗艦癌癥倡議,正在幫助各國(guó)增加獲得這種救命治療的機(jī)會(huì)。

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什么是研究堆?研究堆如何促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展?
Joanne Liou, Xinwen Tang

美國(guó)密蘇里大學(xué)研究堆(MURR)堆芯鳥(niǎo)瞰圖。該反應(yīng)堆生產(chǎn)的放射性同位素用于肝癌、胰腺癌、前列腺癌和甲狀腺癌的治療。(圖/密蘇里大學(xué))
全球在運(yùn)核反應(yīng)堆有三分之一以上用于研究、教育和生產(chǎn)放射性同位素,而不是用于發(fā)電。與用于發(fā)電的核動(dòng)力堆不同,核研究堆主要用于產(chǎn)生中子。中子是不帶電的亞原子粒子,有多種用途,如研究原子級(jí)材料,生產(chǎn)用于醫(yī)學(xué)、工業(yè)和研究的放射性同位素,以及對(duì)物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像。
約有220座在運(yùn)研究堆分布在54個(gè)國(guó)家,還有25座正在建設(shè)或規(guī)劃中。它們不僅在推動(dòng)核技術(shù)發(fā)展方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用,而且通過(guò)幫助各國(guó)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo),在改善日常生活的方方面面中發(fā)揮著作用。研究堆有各種規(guī)模和設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)的動(dòng)力堆相比,研究堆通常位于學(xué)術(shù)和研究機(jī)構(gòu)內(nèi),規(guī)模較小,運(yùn)行溫度較低。大多數(shù)研究堆的熱功率在 0~100兆瓦,而大型核動(dòng)力堆的熱功率為3000 兆瓦。因此,研究堆使用的核燃料量和產(chǎn)生的放射性廢物量要低得多。
如何利用研究堆?
研究堆的設(shè)計(jì)和使用主要面向?qū)嶒?yàn)、教育和培訓(xùn)以及為醫(yī)療和工業(yè)應(yīng)用生產(chǎn)放射性同位素。它們?yōu)檠芯亢土私獠牧闲袨?、中子相互作用和輻射效?yīng)提供了受控環(huán)境。除了支持眾多學(xué)科的研究外,研究堆對(duì)于核能的發(fā)展也至關(guān)重要。作為創(chuàng)新反應(yīng)堆技術(shù)的試驗(yàn)平臺(tái),研究堆為材料和核燃料實(shí)驗(yàn)提供了現(xiàn)實(shí)環(huán)境。研究堆還為核設(shè)施工作人員、輻射防護(hù)和監(jiān)管人員以及學(xué)生和研究人員提供教育和培訓(xùn)機(jī)會(huì)。
研究堆如何支持聯(lián)合國(guó)“可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)”?
“可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)”是聯(lián)合國(guó)于2015年制定的一套17項(xiàng)目標(biāo),旨在應(yīng)對(duì)衛(wèi)生、教育和能源等方面的全球挑戰(zhàn)。研究堆有助于實(shí)現(xiàn)其中幾項(xiàng)“可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)”,包括:

“ 可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)4——優(yōu)質(zhì)教育”和“可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)5——性別平等”:作為一種教育和培訓(xùn)工具,研究堆為所有學(xué)生提供服務(wù)。原子能機(jī)構(gòu)支持的講習(xí)班、培訓(xùn)和工作組訪問(wèn)以及原子能機(jī)構(gòu)的瑪麗·斯克洛多夫斯卡-居里進(jìn)修計(jì)劃和莉澤-邁特納進(jìn)修計(jì)劃培養(yǎng)了一支包羅廣泛的人才隊(duì)伍,為全球科技創(chuàng)新作出了貢獻(xiàn),并推動(dòng)了全球科技創(chuàng)新。

“ 可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)6——清潔飲水和衛(wèi)生設(shè)施”:研究堆在開(kāi)發(fā)輻射滅菌水處理技術(shù)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。利用輻射處理廢水能夠有效消除水中有害微生物、病原體和其他污染物,可使水安全飲用和用于其他用途。

“ 可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)7——經(jīng)濟(jì)適用的清潔能源”:研究堆有助于開(kāi)發(fā)和測(cè)試新能源技術(shù)。研究人員可以對(duì)新型核反應(yīng)堆概念、燃料和材料進(jìn)行評(píng)估,以優(yōu)化核動(dòng)力堆設(shè)計(jì),從而提高安全性、效率和性能,支持未來(lái)的清潔能源發(fā)展。“原子用于凈零排放”是原子能機(jī)構(gòu)的一項(xiàng)倡議,旨在支持各國(guó)利用核能優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)凈零轉(zhuǎn)型。研究堆還利用中子成像、中子散射和中子深度剖析等技術(shù)研究氫燃料電池和鋰離子電池等非核能概念。

“ 可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)8——體面工作和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)”:核領(lǐng)域的學(xué)生、研究人員和專業(yè)人員可以通過(guò)在研究堆進(jìn)行的培訓(xùn)獲得實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。此類培訓(xùn)可為他們?cè)诤祟I(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展機(jī)會(huì)做好準(zhǔn)備。此外,研究堆還被用于提供產(chǎn)品和服務(wù),例如硅摻雜,將雜質(zhì)引入硅中以改變電子設(shè)備的電氣性能。

“ 可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)9——產(chǎn)業(yè)、創(chuàng)新和基礎(chǔ)設(shè)施”:研究堆促進(jìn)了各個(gè)領(lǐng)域的創(chuàng)新,從極端條件下的電子產(chǎn)品和建筑材料到醫(yī)藥等等。研究堆產(chǎn)生的中子對(duì)于各行各業(yè)的無(wú)損檢測(cè)也很有價(jià)值,可確保物品的質(zhì)量和安全。

“ 可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)17——促進(jìn)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的伙伴關(guān)系”:努力實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是一項(xiàng)集體工作,許多擁有研究堆的研究所和大學(xué)都參與了協(xié)作項(xiàng)目和研究活動(dòng),從而加強(qiáng)了在科學(xué)、技術(shù)和創(chuàng)新方面的地區(qū)和國(guó)際合作以及獲取科學(xué)、技術(shù)和創(chuàng)新的機(jī)會(huì)。
國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)的作用是什么?
原子能機(jī)構(gòu)支持各國(guó)高效和可持續(xù)地利用研究堆,使其能夠充分獲得這些核設(shè)施的惠益。原子能機(jī)構(gòu)提供研究堆培訓(xùn)班和講習(xí)班,并出版導(dǎo)則、安全標(biāo)準(zhǔn)和電子學(xué)習(xí)課程。原子能機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)研究項(xiàng)目促進(jìn)國(guó)際合作和專家之間的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系,同時(shí)推動(dòng)涉及研究堆的科學(xué)發(fā)展。
原子能機(jī)構(gòu)的研究堆審查工作組訪問(wèn)支持新的研究堆項(xiàng)目,并利用原子能機(jī)構(gòu)的導(dǎo)則和標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估各國(guó)的實(shí)踐,以改進(jìn)反應(yīng)堆設(shè)施的運(yùn)行、利用、安全和維護(hù)。原子能機(jī)構(gòu)的若干技術(shù)合作項(xiàng)目還側(cè)重于加強(qiáng)各國(guó)的運(yùn)行和維護(hù)技術(shù)能力,以提高研究堆的安全性、可靠性和利用率。