一聽(tīng)到“核”，有人會(huì )聯(lián)想到原子彈、氫彈等毀滅性武器；也有人會(huì )聯(lián)想到蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站和日本福島核電站悲慘的核事故——自“核”誕生以來(lái)，人們往往談“核”色變。
今年1月15日是中國核工業(yè)創(chuàng )建65周年，65年來(lái)，我國核工業(yè)突破了原子彈、氫彈和核潛艇，實(shí)現了核電自主化、系列化、規?；l(fā)展。不僅如此，現如今“核”技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入人們生活中，在工業(yè)、農業(yè)、醫學(xué)、環(huán)保等領(lǐng)域得到廣泛應用，核輻照技術(shù)甚至運用于馬鈴薯保鮮。近日，記者走訪(fǎng)了我國首座核燃料元件廠(chǎng)——中核北方核燃料元件有限公司，近距離感受應用于和平領(lǐng)域的“核”。
與“核”打交道的人
中核北方核燃料元件有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“二○二廠(chǎng)”）位于內蒙古自治區包頭市。目前我國大陸有47臺在運核電機組，而為核電站提供核燃料元件的生產(chǎn)廠(chǎng)全國只有兩家，二○二廠(chǎng)就是其中之一。
二○二廠(chǎng)成立于1958年，曾為國家“兩彈一艇”和核電事業(yè)做出過(guò)重要貢獻，是我國首座核燃料元件廠(chǎng)?，F如今，這里已發(fā)展成為中國核燃料元件種類(lèi)最多、技術(shù)路線(xiàn)最全的生產(chǎn)供應商，擁有重水堆、壓水堆、AP1000和高溫氣冷堆等多條核電燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)。
坐落于包頭市青山區的二○二廠(chǎng)，外界對它的印象是：防護嚴密、等級森嚴。據包頭人講，從前，當地人出于對“核”的恐懼和對核燃料元件生產(chǎn)的不了解，擔心核輻射，一般都不愿意到二○二廠(chǎng)周邊買(mǎi)房。
然而，當我們在盛夏時(shí)節走進(jìn)廠(chǎng)區卻發(fā)現，廠(chǎng)區內綠樹(shù)掩映，鮮花盛開(kāi)，空氣清新，核燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)設于一棟棟現代化小樓內，更像是一家科研單位。
進(jìn)入核燃料元件生產(chǎn)車(chē)間，一線(xiàn)工作人員只穿著(zhù)一件普通工作服?！昂巳剂显谥苽溥^(guò)程中，就像剛開(kāi)采出的原煤，并沒(méi)有發(fā)生裂變反應，屬于弱放射性物質(zhì)?！倍鸲S(chǎng)壓水堆核燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)負責人楊光宇解釋說(shuō)：“一張薄薄的紙就能擋住物料釋放的α射線(xiàn)，沒(méi)必要穿輻射防護服?！?/p>
盡管如此，為盡可能減少工作人員直接接觸生產(chǎn)物料的次數，生產(chǎn)車(chē)間采用自動(dòng)化流水線(xiàn)，從原料提純到加工生產(chǎn)出成品，全部由機械設備完成。偌大的車(chē)間，只看見(jiàn)兩三個(gè)工作人員，實(shí)現了安全和效率的最大化。
記者發(fā)現，每名生產(chǎn)人員的胸前都佩戴著(zhù)一個(gè)U盤(pán)型的配飾。楊光宇說(shuō)，這是他們的“護身符”，叫作輻射計量器。輻射計量器內含有特殊晶體，可以吸收物料所散發(fā)出來(lái)的各類(lèi)射線(xiàn)，從而確定生產(chǎn)人員所接受的輻射劑量是否超標。
根據測算，即使在核燃料元件廠(chǎng)工作一年，工作人員受到的有效輻射劑量也僅相當于做1次X光透視。一線(xiàn)生產(chǎn)工人開(kāi)玩笑說(shuō)：“比起貼滿(mǎn)大理石的豪華裝修房，生產(chǎn)車(chē)間內的輻射量要低得多?！?/p>
核燃料元件廠(chǎng)排向環(huán)境中的放射性物質(zhì)更少，輻射劑量?jì)H為0.01m Sv（毫希弗，輻射單位），相當于每人每年所受天然輻射量的0.24%，基本可以忽略不計?！岸鸲S(chǎng)全部采用密閉廠(chǎng)房，而且是負壓設計，只能讓外部空氣進(jìn)，廠(chǎng)房?jì)鹊目諝鈪s出不去?！睏罟庥钫f(shuō)。
由于安全性高、核輻射低，核燃料元件廠(chǎng)不會(huì )影響人們在其周邊生活，德國、法國、荷蘭的核燃料元件廠(chǎng)都在市區內，二○二廠(chǎng)也位于包頭市青山區。近年來(lái)，隨著(zhù)人們對“核”和平應用的進(jìn)一步了解，二○二廠(chǎng)已不再是居民購房的“禁區”，周邊居民樓林立，學(xué)校、醫院、商業(yè)街等一應俱全，廣場(chǎng)上有跳舞的、打牌的、遛狗的，充滿(mǎn)了生活氣息。
徒手能拿的“核煤球”
“把核電站比作一臺鍋爐，核燃料元件就像‘蜂窩煤’，我們廠(chǎng)就是生產(chǎn)‘蜂窩煤’的?！?二○二廠(chǎng)黨委副書(shū)記常甲辰說(shuō)，二○二廠(chǎng)擁有各種堆型的核燃料元件制造能力，能為核電站供應多種“蜂窩煤”。
核燃料球是“蜂窩煤”中最特殊的一種。這種在二○二廠(chǎng)的高溫氣冷堆核燃料元件生產(chǎn)車(chē)間生產(chǎn)出的新型核燃料元件，不同于以往的柱狀造型，而是一種黑乎乎的圓形球體。
二○二廠(chǎng)高溫氣冷堆核燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)負責人劉逸波介紹，這條高溫氣冷堆核燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)，是全球第一條具有第四代核技術(shù)特征的工業(yè)化規模燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)，承載了清華大學(xué)30多年的研究成果，具有我國完全自主知識產(chǎn)權。該生產(chǎn)線(xiàn)于2016年8月正式生產(chǎn)，年產(chǎn)30萬(wàn)個(gè)核燃料球。
劉逸波展示著(zhù)手中的核燃料球說(shuō)，這種核燃料元件的輻射量很小，是很安全的?！耙活w臺球大小的燃料球，直徑6cm，重量200克，內含7g核燃料，個(gè)頭不大，但能量巨大?！彼榻B說(shuō)，一顆核燃料球完全反應釋放的能量相當于1.5噸標準煤，四顆這樣的“核煤球”就夠一個(gè)三口之家的冬季取暖了。
劉逸波介紹，每個(gè)核燃料球內，有大約12000個(gè)圓珠筆尖大小的顆粒，這就是整個(gè)元件最核心的部分——二氧化鈾核芯。為了阻止裂變產(chǎn)物的泄露，每個(gè)二氧化鈾顆粒身上有4層包覆材料，最內層是疏松熱解碳層，負責吸收氣態(tài)的核反應產(chǎn)物和緩解應力，其外有兩層致密熱解碳層和一層碳化硅層。
這是目前最先進(jìn)的包覆方式。劉逸波說(shuō)：“相當于給內部核燃料及產(chǎn)物穿上陶瓷‘鎧甲’，使得核燃料球能夠在1800℃、450個(gè)小時(shí)的連續高溫考驗下，保持完好，無(wú)破損，有效防止放射性物質(zhì)泄漏?！?/p>
最終包覆顆粒的粒徑達到0.92mm。接下來(lái)，是把無(wú)數的微小顆粒壓制成燃料球。但直接壓制，容易造成顆粒破裂，因此，壓制前要給顆?！按┮隆?，即包裹上一層石墨粉。記者看到，“穿衣”的過(guò)程就像滾元宵，包覆顆粒在容器內反復翻動(dòng)，直至在表面均勻地包裹一定厚度的石墨粉。
“穿衣”后的包覆顆粒和基體石墨粉被注入模具，經(jīng)過(guò)預壓成為直徑5cm的芯球。之后，其外要再包裹一層5mm厚的石墨球殼，最終成形為直徑6cm的燃料球。這層石墨球殼被稱(chēng)作“無(wú)燃料區”，是阻止核芯放射性物質(zhì)泄漏的又一道屏障。
經(jīng)過(guò)一系列工藝加工，核燃料球可以經(jīng)受4米高度跌落1800多次，遠大于50次的技術(shù)指標要求，保證了內部核燃料的可靠密封。
截至目前，二○二廠(chǎng)已生產(chǎn)出60多萬(wàn)個(gè)合格的球形核燃料元件。劉逸波表示，這些核燃料球將送到位于山東省的榮成石島灣核電站高溫氣冷堆示范工程，它是全球首座工業(yè)示范第四代核電站，預計今年建成投產(chǎn)。
追蹤“核靶標”
“除了發(fā)電，核技術(shù)應用目前已經(jīng)轉向民用化，深入日常生活的方方面面。同位素藥物與輻射技術(shù)等已經(jīng)廣泛應用在醫療、農業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域?！倍鸲S(chǎng)副總工程師田春雨說(shuō)。
“平時(shí)大家一聽(tīng)到核醫學(xué)，就會(huì )聯(lián)想到輻射，甚至是死亡，其實(shí)核醫學(xué)技術(shù)很安全，大可不必擔心?！碧锎河暾f(shuō)，目前，正有越來(lái)越多的省市級大醫院開(kāi)設核醫學(xué)科，利用標記有放射性核素的藥物來(lái)診斷和治療疾病。
田春雨介紹，核醫學(xué)檢測技術(shù)非常靈敏，放射性藥物劑量小、半衰期短，因此人體受到的輻射量對身體無(wú)傷害，可放心檢查。有數據表明，一次普通核醫學(xué)檢查患者的受照劑量，甚至小于北京飛往舊金山的宇宙輻射劑量。
記者了解到，放射性同位素在醫學(xué)上的用途非常廣泛，大致分為診斷和治療兩大類(lèi)，即利用放射性同位素在不同組織器官的分布特點(diǎn)，采用核素造影方式，顯示異常病變部位，或進(jìn)行治療。
田春雨簡(jiǎn)單解釋說(shuō)：“碘-131、氟-18、锝-99等放射性同位素藥劑被病人服入后，很快會(huì )集中到病灶，進(jìn)入到癌細胞內部，這樣釋放出微量射線(xiàn)就能被大型醫療儀器所接收，實(shí)現了精準定位癌細胞，像打靶一樣，做出精準診斷?！?/p>
二○二廠(chǎng)之前主要生產(chǎn)核醫學(xué)裝備屏蔽產(chǎn)品，近年開(kāi)始進(jìn)入同位素藥物的生產(chǎn)行列。2019年8月，中核集團中國同輻股份有限公司聯(lián)合二○二廠(chǎng)與當地政府簽訂了包頭同位素藥物中心投資意向協(xié)議，該項目建成后將成為中核集團在內蒙古落地的首個(gè)核技術(shù)應用項目。
“包頭同位素藥物中心將覆蓋周邊300公里范圍內的大中醫院及醫療機構的用藥需求，內蒙古中部地區的癌癥患者就可以就近診斷治療，不用只能跑到北京看病治療了?！碧锎河暾f(shuō)。
馬鈴薯用上“核保鮮”
田春雨介紹，核技術(shù)在農牧業(yè)上的應用也是民用核技術(shù)應用的重要領(lǐng)域，這一技術(shù)將成為現代農業(yè)科技發(fā)展和綠色農牧業(yè)品牌建設的重要領(lǐng)域之一。特別是食品輻照加工技術(shù)，是繼食品罐藏加熱、冷凍保藏技術(shù)之后又一食品加工、保鮮的新技術(shù)。
田春雨繼續對記者進(jìn)行和平利用“核”的科普：輻射加工，就是通過(guò)電離輻射，射線(xiàn)穿過(guò)被輻照的物質(zhì)，發(fā)生物理、化學(xué)或生物效應，起到保鮮、消毒滅菌或者材料改性的一種加工方法。
輻射加工有很多優(yōu)點(diǎn)，在常溫下加工，應用范圍廣；射線(xiàn)可穿透產(chǎn)品，不會(huì )破壞外包裝，造成二次污染；不添加任何化學(xué)藥物，無(wú)污染、無(wú)殘留；自動(dòng)化高效加工，消毒滅菌徹底……
早在1984年，我國就開(kāi)始了核農業(yè)技術(shù)應用，輻照馬鈴薯、洋蔥、大蒜和肉制品等。目前全國已有28個(gè)省、市、自治區對數百種食品進(jìn)行了輻照保鮮、殺蟲(chóng)滅菌、改善品質(zhì)方面的研究，全國年輻照食品總量超10萬(wàn)噸，居世界第一。
內蒙古是馬鈴薯（也稱(chēng)土豆）種植大區，但當地儲存地窖條件簡(jiǎn)陋，每年春季升溫后，會(huì )有大量土豆發(fā)芽，甚至腐爛，而此時(shí)正是反季土豆的市場(chǎng)空缺期，導致農民經(jīng)濟損失。
輻照技術(shù)可以很好地解決這一問(wèn)題。田春雨說(shuō)：“通過(guò)輻射，土豆就不會(huì )發(fā)芽，而且不會(huì )降低原有品質(zhì)，并有效延長(cháng)保鮮期?！睂τ谌藗儞牡妮椪帐称肥欠裼泻溯椛鋯?wèn)題，記者了解到，就像用巴氏殺菌法消毒食物一樣，輻照并不會(huì )引起衛生健康等問(wèn)題。其實(shí)航天員吃的航天食品，就是輻照食品，很安全。
不僅如此，核輻照技術(shù)還能進(jìn)行育種，由于遺傳性變異，可以產(chǎn)生出抗倒伏、抗病蟲(chóng)害的新種子。更有意思的是，核輻射還被用于昆蟲(chóng)不育技術(shù)中，科研人員利用鈷-60，銫-137放出的γ射線(xiàn)或加速器產(chǎn)生的電子束，對害蟲(chóng)的蟲(chóng)蛹或成蟲(chóng)進(jìn)行一定劑量的照射，使其雄蟲(chóng)失去生殖機能，從而防治害蟲(chóng)。
田春雨說(shuō)，民用核技術(shù)被稱(chēng)為“核工業(yè)的輕工業(yè)”，國際上核技術(shù)應用產(chǎn)業(yè)正處于快速發(fā)展階段，全世界** 化規模近萬(wàn)億美元，我國核技術(shù)應用產(chǎn)業(yè)規模約1000億元。
他表示，現代生活中很多地方都離不開(kāi)輻射，像消毒、保鮮、治療疾病等，只要注意防護輻射，是完全可以保持安全狀態(tài)的。我們要科學(xué)認識生活的“核”，利用“核”造福于人民。
