放射性同位素应用与发展
一百年前天然放射性的发现，引起了人类对宇宙认识和知识更新的一场伟大变革。

正是由于这场科学思想上的革命，在经历了半个世纪的探索和奋斗后，终于打开了核能的巨大宝库。

当今全世界有４３７座核电站在运行，另有３０座核电站在建造，核电已占世界总发电量的１７％。

放射性元素及放射性同位素的应用业已遍及医学、工业、农业和科学研究等各个领域。

在很多应用场合，放射性同位素至今尚无代用品；在很多其它应用场合，它要比现有可替代的技术或流程更有效、更便宜。

目前，世界上总共有３２个国家拥有核电。

与此相比，放射性同位素几乎已在全球所有国家使用。

其中有５０个国家拥有进行同位素生产或分离的设施。

其中一些国家的同位素生产部门已成为经济活动中一个相当重要的组成部分。

放射性同位素（以下简称同位素）主要由研究反应堆和回旋加速器生产。

同位素生产设施还包括了核动力厂、同位素分离装置和非专门从事同位素生产的普通加速器。

全球有将近３００台放射性同位素生产装置或设备。

重要的同位素生产设施大约只有５０个国家拥有。

大量共享的生产设施属于经济合作和发展组织（ＯＥＣＤ）。

此外，主要的同位素生产国家还有中国、印度、俄罗斯和南非。

正在运行的研究堆在全世界有３００个，但只有将近１００个堆用作同位素生产（占运行时间的５％或更多一些）。

其中包括６个高通量堆，主要生产６０Ｃｏ和２５２Ｃｆ。

俄罗斯的２个快中子堆生产８９Ｓｒ。

大多数同位素由研究堆生产，主要有９９Ｍｏ、６０Ｃｏ、１９２Ｉｒ和１３１Ｉ等。

亚洲正在建造或计划建造新的研究堆，同位素生产能力期望会迅速增加。

而欧洲和北美，现有的反应堆在老化，一旦关闭，还没有计划用新的装置来取代他们。

目前有几个核电厂，如加拿大、阿根廷的压管式重水堆和俄国的ＲＢＭＫＳ堆正在生产６０Ｃｏ。

另一些国家包括法国、俄国、英国和美国在用一些研究堆生产民用氚。

全世界有１８０多台加速器在生产放射性同位素。

其中约有５０台回旋加速器致力于放射性药物生产。

他们生产的主要同位素是２０１Ｔｌ以及少量的１２３Ｉ、６７Ｇａ和１１１Ｉｎ。

还有大约１２５台回旋加速器致力于ＰＥＴ工作。

由于这类应用正在扩展，全球估计每年要建造２５台。

由ＰＥＴ回旋加速器生产的主要同位素有１８Ｆ、１１Ｃ、１３Ｎ和１５Ｏ。

此外，还有一些非专门从事同位素生产的普通加速器。

同位素分离设施包括工厂，车间和热室。

在这里放射性同位素从裂变产物或放射性废料中提取出来。

４家具有工业规模的设施（在比利时、加拿大、荷兰和南非运行）和几个小的车间（在阿根廷、澳大利亚、挪威、俄罗斯和中国运行）正在从事由裂变产物中提取９９Ｍｏ。

另一些设施（包括热室）正在生产１３７Ｃｓ和８５Ｋｒ。

这些设施的大多数在印度、俄罗斯和美国运行。

大约１０个热室（在法国、德国、俄罗斯、英国和美国）采用很成熟的流程，从乏燃料中分离出超铀元素和α发射体。

在科学研究中，同位素的应用已深入到了生物医学、遗传工程、材料科学和地球科学。

医学应用在同位素诸多有益应用领域里最为活跃。

广泛而又多样的工业应用覆盖了众多的工业部门。

辐射育种、昆虫不育和食品保藏等技术促进了农业的可持续发展。

另一些应用还包括环境污染的监测与去除以及正在扩大的安全检查体系等。

在医学上同位素主要用于显像、诊断和治疗，另外还包括医疗用品消毒、药物作用机理研究和生物医学研究。

核素显像是利用γ照相机、单光子发射计算机断层（ＳＰＥＣＴ）或正电子发射断层（ＰＥＴ）来探测给予病人的放射性药物所产生的辐射，从而确定病灶部位。

很多器官的γ显像，如肺、甲状腺、肾和脑可用于疾病诊断。

实际上所有的工业部门因多种不同的目的而广泛使用了同位素，包括过程控制与最优化、测量与自动化、质量控制和各种测试等。

在大多数应用中，同位素技术尚不可能被现有可更替的技术所取代，因为它在目前尚是最有效、最便宜的选择。

就全球而言，在大多数工业部门中同位素应用的市场是稳定的。

同位素的辐射育种技术为农业提供了改进质量、增加产量的多种有效手段。

辐射诱变已经产生了更能抗病或更能适应地区条件生长的新品种，从而增加了谷物产量，并改进了食品的质量。

利用同位素示踪技术，可用于检测并确定植物的最佳肥料吸入量和农药吸入量。

昆虫不育技术基于用γ辐射使昆虫不育（丧失繁衍能力）已成功地用于铲除损害谷物的昆虫种类，而对于人类健康和环境无任何副作用。

至于动物生产，同位素常常用于监测和改进牛的健康。

对于食品保藏，辐射已成为一种很有效的手段。

食品辐照可控制微生物引起的食品腐败和食源性疾病的传播。

二十世纪中叶以来，许多前沿学科的研究活动都与同位素应用有关。

如基因组的功能、细胞代谢、光合作用、人体的化学信息传递（激素、神经介质）等。

在环境污染监测上，近年来同位素的应用日趋增加。

同位素在测定从工厂排放出来的ＣＯ２和调查温室（效应）气体的途径及其被植物同化方面起了重要的作用，从而增加了我们对ＣＯ２带来的环境冲击的了解。

另一些大气排放物如硫氧化物、氮氧化物，也能用带有同位素的在线分析仪监测出来。

从同位素需求来说，今后虽然需要的同位素品种会有变化，需求的部门也会有所不同，但就全球而言，对于同位素有益应用的市场随着同位素在很多传统领域未能被取代而保留下来，以及新的应用又在继续发展而不断地扩大。

在医学领域，同位素应用仍在继续稳定地增长，尤其是代谢治疗、近距治疗和ＰＥＴ显像。

体内放射性药物的显像技术现正处于蓬勃发展阶段，新的方法层出不穷。

前已述及γ照相机每年增长５％，而ＰＥＴ数量更是每年增长１５％。

在航天技术领域，下一世纪人类将重返月球，实现载入火星飞行，建立空间站，继续进行深空探索，乃至星际旅行，而要完成这些宏伟的航天任务，都离不开使用２３８Ｐｕ同位素温差发电器（＜１ｋＷ）或空间反应堆（＞５ｋＷ）。

前者期望继续增加电功率并延长使用寿命（＞１０年）。

在另一些领域，对同位素的需求总的来说也是稳定的，而在某些特殊部门，如矿产品的在线分析、安全检查、环境监测正在明显增长。

至于同位素生产能力的发展，各个地区不尽相同。

一方面是经合组织拥有的大多数同位素生产设施已经老化，需要退役，而尚无计划更替；另一方面是发展中国家正在兴建一批同位素生产设施。

同位素生产部门像其它许多部门一样，受到了市场自由化和工业私有化这一全球性趋向的影响。

过去大量的同位素生产设施一直是由政府拥有的实体进行建造和操纵。

然而，尤其
是一些经合组织，私人部门卷入同位素生产在逐年增加，这种向竞争的市场经济体制的转变产生了新的问题，并导致了对同位素供应安全性的忧虑。

（蔡善钰中国原子能科学研究院同位素研究所）。