核技术应用产业链分析 2021核技术应用行业发展现状及前景分析

核技术应用作为核领域的轻工业，应用面大大超过核能发电。根据国际核技术强国经验，核技术应用的市场空间远超核能发电。伴随改革开放40年来的经济飞速发展、工业化进程加速推进，我国核技术的应用范围不断拓展，已广泛应用于工业、农业、医学、环保等领域，并在辐照材料改性、辐照加工服务、辐射技术装备、公众健康、公共安全、环境保护等方面形成一定的产业规模，取得了显着的经济和社会效益。

近年来，我国核技术应用产业逐渐受到重视，已上升为国家重点支持的战略性新兴产业，成为当前国防建设与国民经济发展不可或缺的重要领域。得益于政府的大力支持，借助资本市场畅通的融资渠道以及国内外旺盛需求的牵引，在全球核技术应用蓬勃发展的国际环境下，随着核技术应用新领域产业化条件日渐成熟。

核技术的非动力应用

1、工业领域

核技术应用的快速发展已成为推进新技术、新材料、新工艺不断取得创新发展的动力之一。目前在工业应用上已实现了工业辐照、核子仪与放射性测量、工业射线探伤等“三个突破”。

工业辐照，又称辐射加工，是指利用电离辐射与物质相互作用产生的物理效应，对物质和材料进行加工处理的一种核技术。如利用工业辐照技术对医疗产品、血液产品等高分子材料进行改性，使其具备低烟、耐高温、不易老化等优点。

核子仪是一种测量装置，由一个带屏蔽的辐射源和一个辐射探测器组成，利用同位素放射原理实时检测土工建筑材料的密度和湿度。常用于施工现场快速检测建筑材料的湿密度和含水量。完成一次检测通常只需要1分钟或更短时间。

工业射线探伤是对一个部件或产品进行非破坏性检验的过程。利用射线工业CT等无损检测装置，能够确定产品、设备、材料中存在的缺陷，以提高产品质量。常用的工业探伤辐射源主要来自X射线机、密封放射源和粒子加速器。X射线多用于检查较薄的部件，可以随时随地开展工作，保管方便，射线强度调整快捷，无需像放射源那样随时间衰减而更换，因此常用在铸件、焊接件、电子元器件结构上。γ射线源，可产生高能光子，并具有特定能量，有利于图像重建，常应用在航天、造船等高精焊接件监测和铸件上。在煤田、铀矿勘探和石油勘探中，常用γ射线或中子测井。

目前在高分子材料改性方面，应用较为广泛的辐照交联技术，可使线性高分子在射线作用下具有绿色、高效、易控等优点。利用该技术处理的聚乙烯，其耐温等级和耐磨损性分别是普通PVC的2倍和10倍，已广泛应用于能源、电力、交通、通信、建筑等领域。此外，经过辐射加工获得的高性能塑料，可用于制造卫星器件等。总之，核技术在工业应用上越来越重要，推动着工业不断进步。

2、农业领域

技术应用于现代农业，首先的功用就是可以选育农作物新品种。相关负责人表示：“利用辐射诱变技术选育农作物新品种，可以通过放射性同位素放出的α、β、γ和中子射线及加速器产生的电子束，照射农作物的种子、花粉、植株等，引起农作物内部遗传基因的改变，经过人工几代选择和培育，便可获得新的优良品种。”

2018年，“水稻核辐射诱变新种质创制与品种选育”项目通过成果评价，制出了一批水稻新种质资源，育成了水稻新品种，并进行大面积推广种植。

2020年中国第二大小麦推广品种鲁原502，利用空间诱变育种技术育成的。有关专家称，鲁原502的单产比区试对照品种提高了11%，节水耐旱性、抗倒性和抗病性更强，累积种植面积已超过360万公顷。

此外，我国还使用地面模拟高能重离子束、宇宙射线和γ射线以及化学诱变剂等来诱导各种作物的突变，包括小麦、水稻、玉米、大豆和蔬菜等。核技术育种已全面用于植物新品种的选育，以确保粮食安全。

让有害昆虫绝育，是核技术应用于农业的第二大功用。当核技术衍变为“昆虫辐射不育”这一无公害的生物防治新技术时，就可利用放射性同位素钴-60、铯-137放出的γ射线，经加速器产生电子束，对害虫的虫蛹或成虫进行一定剂量的照射，使其雄虫失去生殖能力，从而无法繁殖后代，既可消灭害虫，又不会像农药那样产生公害。有实验表明，采用这种射线辐照收集的柑橘大实蝇末期蛹，蛹成蝇后，在面积为500亩的柑橘园里释放95320只这样不育的雄蝇，可使危害率由7.5%下降到0.005%。

除此之外，辐照技术在农业方面还有更多应用。以食品辐射加工为例，通过应用γ射线或电子束杀死食品中的寄生虫和致病菌，可防止食源性传染病流行;还可用于降低果蔬的代谢速度，提高食品的卫生质量和延长食品保藏期，而不影响食品的品质和安全。辐照技术是继食品罐藏加热、冷冻保藏技术之后的一种食品加工新技术。

3、医学领域

核医学是采用核技术诊断、治疗和研究疾病的一门新兴学科，目前已成为诊断指导治疗心、脑、肿瘤三大疑难病症的最佳手段之一。对于一些肿瘤患者，可以选择用同位素、重离子、中子、介子和质子等方法治疗。

2020年近年来，全国使用核技术的医疗单位已经有1200多家，每年超过2000万人接受诊断和治疗，治疗癌症患者250多万人次。

4、公众安全领域

核技术造福于民，还会广泛应用于公共安全领域。目前，X射线、γ射线、中子等探测技术在航空、铁路、海运、公路等客运和货运安全检查中早已不再鲜见。

近几年发展起来的核磁共振、核四级共振等“指纹式”高精度检测技术，也具有广阔应用前景。其中，大型集装箱/车辆检查系统是核技术在公众安全领域最成功的应用，已在北京奥运会、上海世博会、博鳌亚洲论坛等多项国际重大活动的安保中发挥了不可替代的作用。此外，融合了双能材料识别技术和螺旋CT扫描技术等尖端科技的CT型行李/物品检查系统，可用于探测固体及液体爆炸物、检疫性违禁品等，并实现自动报警，具有更高的检出率和更低的误报率。

在北京奥运会上，护航奥运的“核警察”起到了保卫奥运安全的重要作用。一天，一名观众在工人体育馆接受安检时，X光机和金属探测安检门并无异常反应，而他经过隔离栏时，警报骤然响起。在经过紧张检查后才了解到，这名观众几天前曾服用过放射性药物碘-131，人体服用放射性药物几天后仍能被这个采用核技术的检测系统测了出来。这套系统马上赢得了广大安保人员和相关服务人员的信任，称它为明察秋毫的“核警察”。

机场、火车站、地铁等公共场所都有安检仪的身影。它是借助输送装置将被检品送入X射线检查通道检测的设备，用于探测行人、车辆非法携带放射性物质，预防核辐射等恐怖活动的发生。低辐射车辆检查系统，借助高灵敏探测器阵列、传感器以及自动处理与分析模块，可实现对各种型号车辆的快速、无损、不开箱检查。安检仪的辐射剂量有限，其两端进出口都有铅帘可阻挡射线，X射线只起透视作用，不会在透视过的物体上残留，不用担心它对物品的辐射影响人体健康。

5、环保领域

在环保领域，核分析技术已应用于大气污染物监测，水体和各类环境样品的分析中;利用辐照技术开展大气、废水、污泥的净化处理，能获得比传统处理技术更高效、更低能耗、更准确的处理能力。例如，用电子束辐照技术处理废水。这种技术与传统废水处理技术相比，温室气体排放量少，基本不产生剩余污泥，处理速度快、范围广。又如，利用电子束辐照技术对废气进行脱硫脱硝处理，不产生废水废渣，无二次污染，副产品为硫铵和硝铵混合物，可生产肥料。

据中研普华产业研究院的报告《2021-2025年中国核技术应用行业经济运行数据统计报告》分析

全球核技术应用市场发展分析

第一节 全球核技术应用市场发展周期

核技术应用的主要产值来源于产业链下游环节。以放射性药物为例，产业链上游包括药用同位素技术研发与同位素原料生产，中游包括同位素药品销售，下游包括放射性诊疗。又如辐照产业，上游包括辐照技术研发与辐照装置研制生产，中游包括辐照加工服务，下游为辐照产品的生产与销售。其中，上中游的产值在整个产业链中占比小，绝大部分低于10%，有的甚至不到1%，这样的产业特点，再加上成果转化和产业化的高风险，企业更倾向于直接从国外购买成熟、高端的技术和产品，直接利用产业链下游创收，而不愿意承担产业化的风险，导致大量进口产品和设备占据国内市场。

图表：核技术应用产业链

资料来源：中研普华产业研究院

第二节 全球核技术应用市场发展现状

一、核技术动力应用

1、核电应用

海外核电发展较早，根据世界核能协会(WNA)的统计数据，2017年全球共有30个国家有核电运营，在运装机容量达到392GW，较2016年增加2GW。从全球各国看，中国核能总发电量排名全球第三位，仅次于美国和法国，但核能发电量占国内发电量的比重排名靠后，与法国、乌克兰、斯洛伐克、美国等欧美国家相比有相当大的差距，提升空间广阔。

根据国际原子能机构统计，2017年全球核电装机容量为391.72百万千瓦。其中全球前十大国家的总装机容量共计332.40百万千瓦，分别是美国(99952兆瓦)、法国(63130兆瓦)、日本(39752兆瓦)、中国(35807兆瓦)、俄罗斯(26168兆瓦)、韩国(22494兆瓦)、加拿大(13554兆瓦)、乌克兰(13107兆瓦)、德国(9515兆瓦)、英国(8918兆瓦)。

从在运机组的的情况来看，至2019年，美、法、日三国的在运核电机组情况仍然领先全球，短时间内格局不会发生太大变化。但从在建机组的情况来看，中国、俄罗斯、印度三国的在建核电机组数量最多。据统计，截至2018年底，中国核电在建机组数量达20台，俄罗斯、印度分别有7台、5台。可以看出，中国的在建机组数量是遥遥领先于其他国家的。

从机组的类型来看，目前全球在建核电机组以第三代为主。与第二代核电相比，第三代核电具有更高的安全性和经济性。第三代核电技术遵循国际原子能机构最新核安全标准，设计基准对严重事故有切实措施进行预防和缓解，堆芯损坏概率降低一个数量级;同时第三代核电厂设计采用了大量成熟技术和工程经验，有效降低了造价和建设及维护成本。以AP1000技术为例，其运用了非能动性安全理念，系统、设备都得到了简化，与第二代技术CPR1000相比，核安全级水泵、阀门分别减少了92.3%、80.4%，安全构筑物混凝土量减少了57.4%。基于安全性和经济性的考虑，第三代核电技术是未来世界核电发展的主要方向之一，在第四代核电技术得到验证之前，新建机组也将以第三代机组为主。

据统计，目前全球在建核电机组56台，第三代机组约40台，占比高达72%。其中我国在建机组19台，第三代机组10台。

至2019年，核电站主要有6种反映堆型，分别是压水堆、费水堆、重水堆、石墨气冷堆、石墨水冷堆、快中子增值堆。目前，压水堆的技术最为成熟，且运营经验丰富。

整体来看，压水堆的使用范围最为广泛，机组数量最多。据统计，目前，美国、法国、日本、俄罗斯、中国等国家在使用压水堆，其机组数量共计290台。其次是费水堆，，机组数量达78台。

2、核反应堆

核反应炉(nuclearreactor)，是一种启动、控制并维持核裂变或核聚变链式反应的装置。相对于核武爆炸瞬间所发生的失控链式反应，在反应堆之中，核变的速率可以得到精确的控制，其能量能够以较慢的速度向外释放，供人们利用。核反应堆有许多用途，当前最重要的用途是产生热能，用以代替其他燃料加热水，产生蒸汽发电或驱动航空母舰等设施运转。

2019年全球核反应堆市场总值达到了933亿元，预计2026年可以增长到8.2亿元，年复合增长率(CAGR)为-48.6%。

全球核电正逐渐走出日本福岛核事故的阴影，进入重启阶段。其中，中国引领了这一波的建设风潮，在建核电反应堆数量世界第一。

可以预测，我国核技术应用将继续保持强劲的发展势头，应用领域将不断拓展，应用规模将持续扩大。未来，核技术将会更加广泛、深入地应用于农业、医疗、环保等领域，进一步推动我国核技术产业向标准化、集约化与国际化发展。同时，随着核技术与其他技术、产业及经济社会各领域深度交叉融合发展，核技术应用将给人们生活创造更多美好的改变，进一步造福人类。

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