在中國核工業集團有限公司核工業理化工程研究院（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定同位素產品。若不仔細觀察，很難發現它們的存在，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定同位素研發生產中不斷取得突破，為我國產業轉型升級、經濟社會高質量發展提供了強大“核”動力。
作為核理化院首席專家、穩定同位素技術研發中心總工程師，謝全新長期從事穩定同位素技術研發工作，在科研一線深耕，取得多項創新成果。近日，他接受科技日報記者專訪，講述了我國穩定同位素產業不斷發展壯大的歷程。
“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。同位素就是質子數相同而中子數不同的一些核素。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：根據半衰期長短，同位素可以被分為穩定同位素和放射性同位素。如果同位素半衰期超過現在的地質時間（約5×109年），就被稱為穩定同位素。
放射性同位素的半衰期要短得多。其原子核是不穩定的，會在放射出某種粒子后自發轉變為其他核素，這個過程會產生輻射。
穩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，對穩定同位素進行輻照，就可將它轉變為放射性同位素。這也是穩定同位素的重要用途之一。
記者：穩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，醫生可能會檢查我們是否感染了幽門螺旋桿菌。現在最簡便的檢查方式，就是通過碳的穩定同位素之一——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，醫生能判定我們是否感染了幽門螺旋桿菌。再比如，硼-11等穩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。因此穩定同位素實際上被廣泛應用于生產生活，對經濟社會發展非常重要。
記者：近幾年我國穩定同位素產業突然加速發展，背后原因是什么？
謝全新：在穩定同位素研發和應用領域，相比許多發達國家，我國起步相對較晚。但經過積累，技術差距正在逐漸縮小。近年來，產業發展加速主要原因是我國經濟社會快速發展。
需要穩定同位素的產業大多是高新技術產業，比如芯片制造、航空航天、核醫學等。此前，我國相關產業發展并不充分，對穩定同位素需求小。
近年來，隨著我國產業升級速度加快，越來越多行業對穩定同位素有了旺盛需求，加之相關技術水平不斷提升，穩定同位素產業便步入發展快車道。
記者：需求這么旺盛，我國目前穩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可以大規模生產穩定同位素。如果從穩定同位素產品數量和產業規模兩個維度考量，我國已處于世界先進水平。
記者：全球只有少數國家或地區可大規模生產穩定同位素，那穩定同位素生產的技術難點主要是什么？
謝全新：高品質的穩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。
“科研就應與產業同頻共振”
記者：您在穩定同位素研發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：研發難點主要在哪兒？
謝全新：鍺-76同位素的研發過程包括研制專用機型、設計分離系統、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，現在則重點面向產業進行產品開發。您如何看待科研和產業的關系？
謝全新：沒錯，我曾長期從事基礎研究工作。2021年核理化院成立穩定同位素技術研發中心，中心的使命是堅持研產融合發展，打造世界一流的穩定同位素研發平臺。那一年，我的工作重心發生了轉變。
穩定同位素研發與產業聯系緊密。產業有需求，科研就應與其同頻共振，促進創新鏈與產業鏈深度融合，避免成果“躺”在論文里。截至目前，核理化院已研發出20多種穩定同位素產品，其中13種同位素產品進入市場。
記者：您認為，穩定同位素產業未來會有哪些新發展趨勢？
謝全新：總體來看，同位素產業未來將呈兩種趨勢。
一是應用領域將越來越廣。在20世紀80年代，世界上70%的穩定同位素用于醫學、農林和食品安全領域。未來，穩定同位素將在核能、醫學、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，目前我國穩定同位素產業還存在哪些發展瓶頸？
謝全新：我國穩定同位素產業雖然發展迅速，但目前產業鏈整體發展仍不成熟，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布局，以市場需求為導向，打通穩定同位素產業鏈。其次，要加強多種技術融合發展，提升科技創新水平，打造產業核心競爭力。
“培養方式要一人一策”
記者：推動穩定同位素發展離不開優秀人才。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，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獨立判斷思考、創新解決問題的能力。每位學生的專業背景、性格和興趣不同，培養方式要因人而異、一人一策。比如，有的學生數理基礎好，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：同位素產業是核工業的重要一環，聚焦工程領域人才培養，您有哪些經驗？
謝全新：我認為，實踐對于工程領域人才培養至關重要。目前我們和清華大學開展聯合培養，清華大學學生可以來我們這里做畢業課題或實習。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，穩定同位素領域更需要什么樣的人才？
謝全新：現在穩定同位素領域特別需要專業復合型人才。穩定同位素是個“富礦”，還有許多應用場景可挖掘。現在我國可以生產許多穩定同位素，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：從事穩定同位素研發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，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都不可能一蹴而就，需要科研人員發揚“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，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”是核工業人的座右銘，也是謝全新的信條。
在核工業產業中，同位素產業是重要一環，但相關從業者是幕后的幕后。不過，核工業人不怕坐冷板凳。
謝全新說，核理化院穩定同位素研發從上世紀80年代末開始，如今已歷經三十多年發展。其間，最艱難時只剩幾人堅守。但這“星星之火”使穩定同位素事業傳承至今，使技術不斷進步，產品不斷豐富。說到此處，謝全新有些哽咽。
從保障核工業起步，到如今走向市場面向產業，同位素事業發展環境不斷變化，但不變的是核工業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）
