在中國核工業(yè)集團有限公司核工業(yè)理化工程研究院（以下簡稱核理化院）的實驗室中，有一些小小的透明玻璃瓶，里面裝著需按毫克計算的穩(wěn)定同位素產品。若不仔細觀察，很難發(fā)現(xiàn)它們的存在，但其價值卻遠超同等重量的黃金。
上到航天飛船，下到手機電腦，穩(wěn)定同位素在日常生活中無處不在。近年來，以核理化院為代表的一批科研單位在穩(wěn)定同位素研發(fā)生產中不斷取得突破，為我國產業(yè)轉型升級、經(jīng)濟社會高質量發(fā)展提供了強大“核”動力。
作為核理化院首席專家、穩(wěn)定同位素技術研發(fā)中心總工程師，謝全新長期從事穩(wěn)定同位素技術研發(fā)工作，在科研一線深耕，取得多項創(chuàng)新成果。近日，他接受科技日報記者專訪，講述了我國穩(wěn)定同位素產業(yè)不斷發(fā)展壯大的歷程。
“它離我們一點也不遠”
記者：提起同位素，很多人會感到比較陌生。您能否給讀者科普一下什么是同位素？
謝全新：物質由原子組成，而原子又由原子核與核外電子組成。原子核里是質子和中子。同位素就是質子數(shù)相同而中子數(shù)不同的一些核素。但因它們同屬一種元素，在元素周期表中位置是相同的，所以被稱為同位素。
記者：同位素有哪些種類？
謝全新：根據(jù)半衰期長短，同位素可以被分為穩(wěn)定同位素和放射性同位素。如果同位素半衰期超過現(xiàn)在的地質時間（約5×109年），就被稱為穩(wěn)定同位素。
放射性同位素的半衰期要短得多。其原子核是不穩(wěn)定的，會在放射出某種粒子后自發(fā)轉變?yōu)槠渌怂兀@個過程會產生輻射。
穩(wěn)定同位素和放射性同位素并非“井水不犯河水”。如果借助反應堆或加速器，對穩(wěn)定同位素進行輻照，就可將它轉變?yōu)榉派湫酝凰?。這也是穩(wěn)定同位素的重要用途之一。
記者：穩(wěn)定同位素似乎離大眾生活很遙遠？
謝全新：不，其實它離我們一點也不遠。比如，體檢時，醫(yī)生可能會檢查我們是否感染了幽門螺旋桿菌?，F(xiàn)在最簡便的檢查方式，就是通過碳的穩(wěn)定同位素之一——碳-13進行呼氣試驗。碳-13擁有超強的標記能力，能給呼出的氣體打“記號”。通過前后對比，醫(yī)生能判定我們是否感染了幽門螺旋桿菌。再比如，硼-11等穩(wěn)定同位素被應用于芯片制造等領域，生產手機、電腦等電子產品都需要它。因此穩(wěn)定同位素實際上被廣泛應用于生產生活，對經(jīng)濟社會發(fā)展非常重要。
記者：近幾年我國穩(wěn)定同位素產業(yè)突然加速發(fā)展，背后原因是什么？
謝全新：在穩(wěn)定同位素研發(fā)和應用領域，相比許多發(fā)達國家，我國起步相對較晚。但經(jīng)過積累，技術差距正在逐漸縮小。近年來，產業(yè)發(fā)展加速主要原因是我國經(jīng)濟社會快速發(fā)展。
需要穩(wěn)定同位素的產業(yè)大多是高新技術產業(yè)，比如芯片制造、航空航天、核醫(yī)學等。此前，我國相關產業(yè)發(fā)展并不充分，對穩(wěn)定同位素需求小。
近年來，隨著我國產業(yè)升級速度加快，越來越多行業(yè)對穩(wěn)定同位素有了旺盛需求，加之相關技術水平不斷提升，穩(wěn)定同位素產業(yè)便步入發(fā)展快車道。
記者：需求這么旺盛，我國目前穩(wěn)定同位素生產制造水平能跟上嗎？
謝全新：目前，世界上只有幾個國家或地區(qū)可以大規(guī)模生產穩(wěn)定同位素。如果從穩(wěn)定同位素產品數(shù)量和產業(yè)規(guī)模兩個維度考量，我國已處于世界先進水平。
記者：全球只有少數(shù)國家或地區(qū)可大規(guī)模生產穩(wěn)定同位素，那穩(wěn)定同位素生產的技術難點主要是什么？
謝全新：高品質的穩(wěn)定同位素需具有高豐度和高化學純度，其中涉及的技術主要是分離和純化。從分離技術角度看，有的同位素天然豐度極低，比如氙-124，天然豐度只有0.096%，但用戶要求的豐度一般是99.9%以上，也就是說要借助技術手段把豐度提高1000多倍。從純化技術角度來說，必須針對目標同位素，建立相應純化工藝和方法。分離的元素不同，純化的工藝和方法不一樣。因此要獲得滿足用戶要求的同位素產品，需突破諸多技術難點。
“科研就應與產業(yè)同頻共振”
記者：您在穩(wěn)定同位素研發(fā)領域取得多項重要成果，哪項成果您印象最深？
謝全新：印象最深的是研制鍺-76同位素。我們團隊利用不到1年時間，完成了從實驗研究到規(guī)模化生產的跨越，滿足了國內重大基礎研究對該同位素的需求。
記者：研發(fā)難點主要在哪兒？
謝全新：鍺-76同位素的研發(fā)過程包括研制專用機型、設計分離系統(tǒng)、制備四氟化鍺-76產品、將四氟化鍺-76轉化為二氧化鍺-76等步驟。主要難點體現(xiàn)在兩個方面：一是如何突破上述關鍵技術，生產出公斤級的小批量產品；二是在小批量研制基礎上如何進行工藝放大，實現(xiàn)百公斤級產能。
記者：您和團隊是如何突破這些難點的？
謝全新：接到任務后，科研團隊緊鑼密鼓地開展了技術攻關，利用半年時間突破了關鍵技術，獲得了公斤級鍺-76同位素產品。之后，相關研發(fā)團隊與生產團隊密切合作，順利生產出百公斤級鍺-76同位素產品，滿足了國內無中微子雙貝塔衰變實驗對該同位素的迫切需求。
記者：您此前主要從事基礎研究工作，現(xiàn)在則重點面向產業(yè)進行產品開發(fā)。您如何看待科研和產業(yè)的關系？
謝全新：沒錯，我曾長期從事基礎研究工作。2021年核理化院成立穩(wěn)定同位素技術研發(fā)中心，中心的使命是堅持研產融合發(fā)展，打造世界一流的穩(wěn)定同位素研發(fā)平臺。那一年，我的工作重心發(fā)生了轉變。
穩(wěn)定同位素研發(fā)與產業(yè)聯(lián)系緊密。產業(yè)有需求，科研就應與其同頻共振，促進創(chuàng)新鏈與產業(yè)鏈深度融合，避免成果“躺”在論文里。截至目前，核理化院已研發(fā)出20多種穩(wěn)定同位素產品，其中13種同位素產品進入市場。
記者：您認為，穩(wěn)定同位素產業(yè)未來會有哪些新發(fā)展趨勢？
謝全新：總體來看，同位素產業(yè)未來將呈兩種趨勢。
一是應用領域將越來越廣。在20世紀80年代，世界上70%的穩(wěn)定同位素用于醫(yī)學、農林和食品安全領域。未來，穩(wěn)定同位素將在核能、醫(yī)學、基礎研究、航天航空、半導體等領域得到廣泛應用。
二是同位素產品需求量會越來越大。比如，用于無中微子雙貝塔衰變實驗的鉬-100、鍺-76、氙-136等同位素以及用于核能領域的貧化鋅-64同位素用量有望達到噸級。
記者：著眼未來，目前我國穩(wěn)定同位素產業(yè)還存在哪些發(fā)展瓶頸？
謝全新：我國穩(wěn)定同位素產業(yè)雖然發(fā)展迅速，但目前產業(yè)鏈整體發(fā)展仍不成熟，上中下游沒有完全貫通。此外，一些關鍵技術也亟待突破，下游應用技術有的剛剛起步。例如，我國醫(yī)用同位素生產能力不足，大多依賴進口。
記者：針對這些瓶頸，您有哪些建議？
謝全新：首先，要加強頂層設計和產業(yè)布局，以市場需求為導向，打通穩(wěn)定同位素產業(yè)鏈。其次，要加強多種技術融合發(fā)展，提升科技創(chuàng)新水平，打造產業(yè)核心競爭力。
“培養(yǎng)方式要一人一策”
記者：推動穩(wěn)定同位素發(fā)展離不開優(yōu)秀人才。目前在核理化院，青年人才占比如何？
謝全新：目前青年人才占多數(shù)，且已開始挑大梁，組成了實力強、能攻堅的科研團隊。
記者：作為研究生導師，您對人才培養(yǎng)有什么心得？
謝全新：在我看來，研究生教育的主要目的是培養(yǎng)獨立判斷思考、創(chuàng)新解決問題的能力。每位學生的專業(yè)背景、性格和興趣不同，培養(yǎng)方式要因人而異、一人一策。比如，有的學生數(shù)理基礎好，編程能力強，研究的課題就可偏向理論研究。有的學生動手能力強，數(shù)理基礎相對薄弱，研究課題就可偏向實驗研究。當然無論是理論研究還是實驗研究，只是側重點不一樣，從事理論研究的學生也應參與實驗，從事實驗研究的學生也需掌握必要的理論知識。
記者：同位素產業(yè)是核工業(yè)的重要一環(huán)，聚焦工程領域人才培養(yǎng)，您有哪些經(jīng)驗？
謝全新：我認為，實踐對于工程領域人才培養(yǎng)至關重要。目前我們和清華大學開展聯(lián)合培養(yǎng)，清華大學學生可以來我們這里做畢業(yè)課題或實習。學生到這里看一看，動手操作一下，和各種設備來個“親密接觸”，或許就能“激活”此前學習的理論知識。
記者：目前，穩(wěn)定同位素領域更需要什么樣的人才？
謝全新：現(xiàn)在穩(wěn)定同位素領域特別需要專業(yè)復合型人才。穩(wěn)定同位素是個“富礦”，還有許多應用場景可挖掘?，F(xiàn)在我國可以生產許多穩(wěn)定同位素，但我們不知道應用場景。挖掘這些場景，需要既懂同位素分離，又懂同位素應用的復合型人才。
記者：從事穩(wěn)定同位素研發(fā)生產需要耐得住寂寞、坐得住冷板凳。我們應如何讓更多青年人才投身這項事業(yè)，并且坐得住、出成果？
謝全新：科研領域的任何關鍵技術攻關或新產品研發(fā)都不可能一蹴而就，需要科研人員發(fā)揚“板凳甘坐十年冷”的精神，沉心靜氣，埋頭深耕。為了讓更多青年人投身這項事業(yè)，一方面要引導青年人樹立正確的人生觀、價值觀，鼓勵他們潛心科研；另一方面要健全針對青年科研人員的綜合評價體系，探索建立以創(chuàng)新成果應用、成果轉化為主要內容的評價指標體系。
記者手記
作為一名總工程師，謝全新可稱得上是一名“儒將”。他的鬢邊已有些花白，說起話來總是笑瞇瞇的，天然帶給人一種親切感。
給記者科普時，謝全新充滿篤定和自信。但一說起自己的工作，他就笑著擺擺手，不愿多聊。而說起團隊的成績，他立馬來了精神，侃侃而談。
“干驚天動地事，做隱姓埋名人”是核工業(yè)人的座右銘，也是謝全新的信條。
在核工業(yè)產業(yè)中，同位素產業(yè)是重要一環(huán)，但相關從業(yè)者是幕后的幕后。不過，核工業(yè)人不怕坐冷板凳。
謝全新說，核理化院穩(wěn)定同位素研發(fā)從上世紀80年代末開始，如今已歷經(jīng)三十多年發(fā)展。其間，最艱難時只剩幾人堅守。但這“星星之火”使穩(wěn)定同位素事業(yè)傳承至今，使技術不斷進步，產品不斷豐富。說到此處，謝全新有些哽咽。
從保障核工業(yè)起步，到如今走向市場面向產業(yè)，同位素事業(yè)發(fā)展環(huán)境不斷變化，但不變的是核工業(yè)人對技術的不倦追求和對初心的始終堅守。
（科技日報記者 都芃）
