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【中国科学报】让核科学“释放”产业化能量
2019-09-02|文章来源:中国科学报 郑金武 |【
 

工作人员介绍小动物PET设备

  过去,人们往往谈“核”色变。而今,核科学和技术不仅成为国家科技水平和综合国力的标志,它在日常生活中也有广泛的应用。推动核科学和技术服务国计民生,正是北京市射线成像技术与装备工程技术研究中心(以下简称工程中心)的职责所在。

  据介绍,工程中心2010年依托于中国科学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,笔者走访了工程中心,中心副主任、研究员章志明介绍道:“工程中心就是要在技术创新、成果转化和产业化方面,发挥应有的作用,提升全行业的发展水平。”

  让核燃料用上国产检测仪

  中核北方核燃料元件有限公司是我国一家重要的核电燃料元件生产企业。此前,该公司为保证核电燃料的安全性,需对核燃料棒进行安全性检测。这一检测设备技术含量高,高端产品只能从国外进口,且价格昂贵。

  中科院高能所核技术应用研究中心副主任、研究员魏存峰在学术交流时,了解到该公司在核燃料安全检测方面存在的现实困境后,发现工程中心的相关技术积累可以帮助破解这一难题。于是,魏存峰与工程中心团队开展了核燃料富集度检测相关技术的研究开发工作。

  目前,用于核燃料富集度检测的仪器是从国外进口的,该仪器采用“有源法”,不但设备本身昂贵、体积庞大,而且要定期更换放射源。国际上最先进的“无源法”测试技术一直是我国核燃料检测人员多年来梦寐以求的高端技术。

  “我们采用创新性的探测器技术和多通道高速电子学技术,开展了高灵敏度探测技术研究。”魏存峰介绍,这一技术应用于核燃料富集度检测,在不需要购买额外同位素作为照射源的情况下,就可以实现高精度的燃料富集度检测,而且检测速度完全满足生产要求。

  这一新型的检测技术,与国外进口的仪器设备相比,实现了“有源法”到“无源法”的进步,可以直接检测核燃料棒的放射性物质含量、分布情况。采用新型光电倍增器件的固态化设计,使得探测仪器更加小巧,成本也比国外进口仪器降低了一半。

  “这样的专业设备,研发技术门槛高但市场却不大,企业是不愿意投入大量资金来做的,但却适合工程中心这样的平台来做。”魏存峰说。

  而今,工程中心已经开发了系列化核安全监测、检测装备,在核工业、环保、安保、科研等领域得到良好应用。如基于编码孔径成像技术的伽马成像仪,已成功应用于我国所有运行核电站大修现场,比如,南京“青奥会”、杭州G20峰会等重要活动的核安保等。

  2017年,工程中心的新一代核辐射成像探测技术研究及应用项目,因掌握了核辐射成像探测核心技术,研制出具备国际先进水平的系列核辐射成像系统,获得2016年度北京市科学技术奖二等奖。

  为国人定制乳腺PET

  正电子发射断层成像(PET)技术,是一种利用正电子湮灭进行断层成像的核医学成像设备,可以在肿瘤的“代谢异常”阶段就检测到其存在,并以图像的形式表现出来。PET技术是一种“功能成像”,能够比CT等通过“结构成像”更早地发现肿瘤,达到早确诊、早治疗的目的。

  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,目前只有少数国外机构完成样机研发并实现商业化应用。

  魏龙早年在国外留学期间,一直专注于正电子谱学相关研究领域。到中科院高能所工作后,魏龙陆续开展了小动物用PET成像系统的开发研制工作。2007年,在相关项目的支持下,魏龙和科研团队开展了乳腺PET的研发工作。

  经过多年攻关,魏龙及其团队开发的乳腺PET,采用了符合东方女性特点的专用环探测器设计,具有高探测灵敏度,实现了全数字化及三维断层成像,大幅提高乳腺癌早期微小病灶的检测能力。

  随着工程中心的建设,推动乳腺PET技术产业化迫在眉睫。2013年,乳腺PET样机在天津医科大学肿瘤医院和北京宣武医院完成了临床试验,结果显示,乳腺PET对乳腺癌的诊断能力在安全性和有效性方面,满足并超过了预期的试验目标。随着临床工作的推进,乳腺PET已取得了三类医疗器械注册证书。

  同时,在工程中心的支持下,乳腺PET技术通过中科院高能所的孵化平台——北京高能新技术有限公司开展产业化工作。后者以技术入股的方式与相关企业成立了杭州高能医疗设备有限公司,负责产品的市场推广。

  “工程中心研发的技术,一定是要走向市场的。”魏存峰说。

  打造高水平创新团队

  如今,工程中心在射线医学成像、精密检测、安全检查三个领域,均有相关技术积累,并积极致力于推进科研成果的转化,促进我国高端医疗成像设备产业发展、提高高端射线探测与成像设备开发领域的自主创新能力和核心竞争力。

  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后,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,工程中心正积极参与怀柔科学城先进光源技术研发与测试平台建设。该平台项目总建筑规模20966平方米,是2017年核心区“5+2”重大项目之一,主要建设内容包括加速器技术创新研究分平台、X射线光学技术及应用研究分平台和空间环境效应分析试验楼以及相应的配套设施。

  魏龙介绍,该项目的实施,将在带动加速器和X射线学科发展、怀柔科学城建设方面发挥重要作用。

  (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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