核辐射的诱惑——驯核记（五）

早在1934年10月22日，意大利罗马大学的费米和实验小组的几个同事，在系主任柯比诺教授家后花园的鱼池里，成功地进行了可以引起核反应的慢中子试验。年轻人庆贺胜利的欢呼声惊动了正在楼上看书的柯比诺教授，他下楼观看了试验结果后突然激动万分，对日后建造了世界上第一座核反应堆的费米说：你们疯了？难道没有看出它的工业用途吗？这是个了不起的发现啊！

后来的发展，完全证明了柯比诺教授的预见。

透视眼

每个国家的海关负责对进出口货物进行税收征管。但总有些人为逃避关税而绞尽脑汁，想出各种办法与海关人员周旋，就像猫和老鼠永远是一对你来我往的对手。海关人员要对所有进出口的货物进行费时费力的仔细检查。随着通关货量的猛增，既要仔细查验，又要尽快放行，这一日益加重的矛盾困扰着每个国家海关的守卫者。终于有一天，在人们印象中只是与原子弹有关的核科学家们，出现在这里，使情况发生了重大改变。

2000年8月的一天，通过深圳罗湖口岸的一辆大型汽车引起了海关值班人员的注意。

海关货运机检一科主任科员欧婉怡回忆：当车头一过检查机，我们就发现它与正常的车头不一样，显示出的几块黑影，可以断定它是一种重金属。经人工查验，果然发现是银锭。

海关人员所使用的这种检查设备名为“加速器探测仪”。它是科学家们利用核放射性材料的特性研制出来的“透视眼”。那些肉眼看不见的粒子，却能让人类眼睛的功能得以延伸，就如同传说中孙悟空的火眼金睛，一下子就能让妖魔鬼怪现出原形。探测仪的三维成像功能，使海关人员坐在舒适的办公室里就能对被检测的物品一目了然，原先关口前拥挤不堪的情形得以化解（图1）。

(1)图组： 加速器探测仪的工作示意图以及探测出的摩托车图像

全国比较重要的出入境口岸在安装了这样的探测设备后，迅速建起了一道海关口岸的反走私屏障。设备启用至今已查获包括偷运毒品、偷运人口等在内的要案数十起，同时也为国际反恐提供了一种新的检测手段。

有人认为，今天那些高新科技产物的创造思路可能与数千年前中国人的祖先有关。

在中国的传统文化里，世上万物均为阴阳互动的观念构成了早期的唯物史观。太极，这一两极分离却又相融，你中有我、我中有你的奇妙图形，成为中国古代哲学家对大自然最为智慧的诠释。

2000年，著名画家吴作人应邀为中国科学院高能物理研究所设计徽标。这位平日作画能信手拈来，一挥而就的绘画大师，此时却遇到了很大的难题:那些肉眼根本看不见的粒子应该用何种形式来表现？一天，他向来访的著名物理学家李政道请教高能粒子对撞机的原理，李政道的回答一下子把他的思路引回到古人认识世界的朴素起点。

世上许多高深莫测的学问，如果穷其根源其实也很简单，正如中国古代学者所写的一句妙语:一划开天。茅塞顿开的画家从此把对高能物理的艺术化理解，悬挂在了这个研究所的大门口（图2）。

(2)由著名画家吴作人设计的中国科学院高能物理研究所徽标

正负电子对撞机又称高能加速器。20世纪80年代初期，中国科学家提出建造中国自己的高能加速器。因为只有拥有这一利器，高能物理的研究才能跃上一个全新的台阶。在国外，有人作了这样的比喻，高能物理和高能加速器的发展很快，好比一辆特别快车。现在中国要造对撞机，就像一个人想要跳上这辆快车。如果成功，就搭上了快车，跟上了世界发展的步伐;如果跳不上去，那就摔倒在地，粉身碎骨。

中国的科学家们决心跳上这辆快车。

1988年10月24日，中国人如期实现了自己的梦想，成功建造正负电子对撞机，前后仅用了4年时间，在世界高能加速器的建造史上十分少见（图3）。

(3)正负电子对撞机{局部}

与此同时，中国“驯核人”的发现在医学上也大有用武之地，那些让人担惊受怕的放射粒子，在医学工作者的手中成为拯救生命、与死神赛跑的武器，放射医学成为人们在关键时刻寄托的希望。

伽玛刀

外行人大概很难弄懂组合成为一长串的机器，与人们的生活有什么直接的紧密联系。一旦知道这些机器内部产生的离子流可以用来消灭威胁患者生命的病毒时，人们也许会明白“驯核人”的良苦用心（图4）。

(4)核放射应用医学已成为一门重要学科

稍有医学常识的人们都知道，放射性治疗往往是癌症患者迫不得已的选择，因为它带来的副作用是人们不愿意看到的。

放射线在杀死人体癌症细胞的同时，也难免对健康组织造成伤害。而且由于人体组织对射线的阻挡形成衰减作用，最终到达癌细胞的放射线能量就会降低很多，这样又得被迫加大治疗的照射剂量，让患者被动承受更大的伤害。但是，重离子束诞生后，它的治疗特性正好和常规的放射特点相反，射线作用里大外小，这让治疗的结果有时甚至有点不可思议。在德国有一个很成功的例子，有一个肿瘤患者本身是个外科医生，他早上还给病人做手术，中午开车到研究所接受重离子束放射治疗。因为加速器太大了，只能在研究所做治疗实验。做完治疗半个小时后，他自己又开车回去了，照射期间没有任何不良反应。

人类在与病魔的较量中，掌握了核粒子这一卓有成效的高能武器，使核医学诊断和治疗疾病具有更加灵敏、安全、能早期发现病变的特点，而成为治疗心、脑、肿瘤三大疑难疾病的最佳手段之一。特别是近年发展起来的核素介入治疗与单克隆抗体导向治疗及生物导弹技术，为解除患者的病痛开辟了新的途径。

对疾病患者的特殊治疗作用，大大拉近了高科技与普通老百姓之间的距离，人们在核科学对生命的呵护中，感觉到了那些“驯核人”工作的宝贵价值。

但是，庞大的加速器由于受到自身条件的制约，不可能遍布各地，因此，医生们在对癌症的治疗中需要一种更加便捷的装备。于是，近年来，人们越来越多地听到“伽玛刀”这个名称。

其实，伽玛刀不是刀，而是放射线。

伽玛刀的治疗原理与“放大镜”聚焦阳光有着相通之处。它将多束伽玛射线束精确地汇聚在一个焦点上，结果让肿瘤死路一条。更神奇的是它不出现伤口和流血，就切除致命的病灶，留下正常的组织。

20世纪末，中国在核医学领域自主研发诊断设备方面几乎是空白。当时进口一台伽玛刀设备大约需要300万美元，这是一笔难以负担的高额费用。于是，一批投资者和研发者锁定了创造国产品牌的“伽玛刀”。

伽玛刀技术集核医学、计算机、精密机械加工、生物医学和材料科学为一体，是一个综合的科学成果结晶。当我国的科技人员在设计图纸画下第一笔之前，就已经预料到掌握这一技术的艰难。为此，一个精干的团队被聚集起来，中国制造伽玛刀首战取得成功，使许多癌症患者受惠。

在高端医疗设备的生产中，CT、核磁共振等设备的核心技术都在别人的手里，惟有伽玛治疗系统的核心技术是掌握在中国人自己的手中，拥有自己的知识产权（图5）。

(5)患者在接受伽玛刀治疗

人类在和疾病的斗争中，迫切地希望能够直观地对人体内部状况一目了然，这样可以大大缩短检查过程，还可以将误诊概率降低为零，为患者争取到最佳的治疗时机。

目前，一种先进的正电子断层扫描，即PET技术已开始造福人类。它可以清楚地显示人体器官的异常变化，确定其病变的性质和程度，而且让医生用肉眼看到药物在人体内的运行机理和疗效（图6）。

(6)PET的诞生，给传统的靠经验推断的医学诊疗方法带来了一场革命，被称为核医学史上一个划时代的里程碑

医学已经从原子中受益匪浅，得益无可估量。原子为人类救死扶伤的应用不断发展，它的未来会更加光明灿烂。

环流器

高温气冷式反应堆是目前世界上使用的各类反应堆型中，工作温度最高的堆型。它除了能发电外，还可以广泛应用于稠油热采，以及石油、煤的气化、液化等需要大量高温工艺热能的领域。特别是还可以用来作为制氢的热源，成为未来氢时代最具前景的能源提供者。

氢能具有无污染、高效与可大规模利用的特点，是“后石油”时代重要的替代能源。不过，目前制约人类大规模制氢的瓶颈是工艺中需要的热源成本过高，能够输出近摄氏1000度高温的汽冷堆的出现，使情况得到了改变。

也许在明天，公路上就会出现大量以氢能为动力的汽车。

由清华大学设计、建造的10兆瓦高温气冷实验堆核电站，已于2003年1月实现满功率运行并网发电。2004年12月16日，中国华能集团、中国核工业建设集团和清华大学联手，共同推动模块式高温气冷堆示范电站的建设。它标志着中国已经向氢能源的目标迈进了一大步。

利用放射性同位素衰变射线，可以探测物质内部结构及其运动状态。正如前面提到的对海关货物进行探测一样，在放射性示踪、物质成分分析与工业产品的生产监控等特殊领域，同位素衰变射线正在成为人类的得力帮手。

一根自来水管，如果事先知道它存在沙眼等隐患，就不至于在安装使用后造成事故才被发现而返工。在大规模的工业生产中，人们的这种要求就更为强烈。目前已经在钢铁、石油、水泥等工业领域中被广泛使用的同位素仪器仪表，就满足了这类需求。由于利用同位素射线可以在不破坏受检物体内部结构的情况下，得到所需要的检测结果，人们又称之为不接触、无损害检测(图7)。

(7)科技人员正在用高能工业CT集成检测系统（同位素检测仪）工作

其实，放射线的神奇作用远不止于此，它与老百姓的日常生活同样密切相关。

世界上许多人都喜欢中国饭菜，但保鲜问题让不少人享受不到这种美味。辐照保鲜技术发展后，难题就迎刃而解。经辐照后的马铃薯、洋葱、大蒜在常温下可以抑制发芽并保存长达8个月之久。世界卫生组织认定，辐照食品是无毒无害的，可以放心食用（图8）。

(8)辐照保鲜技术独具的冷加工杀菌特点，让不改变风味的中国食品走向世界

中国是一个传统的农业国，历史上许多神奇传说都离不开祈求五谷丰登的“万世根本”。如今，这个“根本”已经因为核的介入而发生了很大的变化。20世纪50年代末，中国农业领域的核应用就已经进入较为成熟的阶段。

辐射并没有变异出如同美国科幻电影中危害人类的地下怪兽，相反，“驯核人”利用辐射诱变技术已在40余种植物上，累计育成513个优良突变的新品种，约占目前世界各国辐射诱变育成品种总数的1/4。如果农业领域也有世界奥运会的话，中国农业在应用核技术方面取得的成绩可以拿到不少冠军（图9）。

(9)核诱变技术育成的农作物新品种

目前，中国辐射诱变育成品种的年种植面积保持在900万公顷以上，约占各类农作物种植面积的10%。每年为国家增产粮食30～40亿公斤，经济效益超过30亿元人民币。

科学的魔棒把历代帝王年年岁岁祈求的“天下粮仓”变为今日农民手中的平常。

在“驯核人”的努力下，核技术大大深化了绿色革命。在农业领域的环境保护、土壤改良、合理施肥与灌溉、昆虫辐射不育等，已经成为促进农业现代化的重要手段。

1984年，国际原子能机构接纳中国为会员国时，对中国领先的核农业寄以厚望。国际原子能机构曾这样评价：中国辐射育种、示踪研究，特别是辐射诱变育种取得这么大的效益，是世界上其他国家所没有的。

1998年，中国被国际原子能机构确认为亚太地区核农学的前沿国家。

20世纪，核能的发现无疑是一把通向未来的金钥匙。核辐射这个50年前还让人们感到恐惧的词谓，今天已经成为一代又一代“驯核人”挡不住的诱惑。

把握住核时代的到来，人类将进入一个新的时期。肩负重任的“驯核人”，唯有抖擞精神，迎接更艰巨的新挑战！