中國國產(chan) 核儀(yi) 器現狀及發展方向

1 引言
核儀(yi) 器是利用放射性射線的某些特性進行放射性種類和含量測量的一種儀(yi) 器。核儀(yi) 器的應用領域十分廣泛，幾乎涵蓋農(nong) 業(ye) 、工業(ye) 、醫療衛生、地質礦山、環境保護、航天、教學、科研、海關(guan) 等領域，具體(ti) 如石油測井、輻照加工、環境監測、育種、核燃料工藝控製、無損檢測、防化、安檢係統、核醫學、核電、地震監測等領域。
按儀(yi) 器特性可分為(wei) 兩(liang) 大類，即有源核儀(yi) 器和無源核儀(yi) 器。有源核儀(yi) 器就是本身帶有放射源的儀(yi) 器，此類儀(yi) 器一般是應用類核儀(yi) 器，如核子稱、X熒光分析儀(yi) 、灰份儀(yi) 、鋼水液麵計、料位計、密度計、濕度計等等，該類儀(yi) 器主要是基於(yu) 放射源與(yu) 被測對象發生某種效應（如吸收、衰減）後，測量射線的變化從(cong) 而確定被測對象的某些參數；相對而言無源核儀(yi) 器就是儀(yi) 器本身不帶放射源的儀(yi) 器，這類儀(yi) 器一般是直接測量被測對象的放射性核素種類和活度，對被測對象的放射性水平進行評價(jia) 的一類儀(yi) 器，如低水平測量係統（低本底α、β測量儀(yi) 、低本底多道γ能譜儀(yi) ）、表麵汙染測量儀(yi) 器（全身計數器、手腳汙染測量儀(yi) 、地麵汙染測量儀(yi) 等）、氡測量係列儀(yi) 器、中子類係列儀(yi) 器、礦山輻射測量、安檢係統、個(ge) 人劑量測量係統等。
按應用領域可分為(wei) 七大類：基本核儀(yi) 器、工業(ye) 用核儀(yi) 器、農(nong) 業(ye) 用核儀(yi) 器、核醫學儀(yi) 器、資源開發核儀(yi) 器、核電及堆用核儀(yi) 器、環境保護與(yu) 輻射防護核儀(yi) 器。
2 國內(nei) 及我廠儀(yi) 器現狀
2.1 我國核儀(yi) 器發展曆史和概況
從(cong) 1957年開始，我國核儀(yi) 器的發展經曆了以仿製為(wei) 主、自行設計研製、快速發展三個(ge) 發展階段。
*階段（1957年—60年代中期）為(wei) 仿製階段。從(cong) 仿製前蘇聯的儀(yi) 器入手，主要生產(chan) 用於(yu) 、鈾礦勘探和開采的核儀(yi) 器。
第二階段（60年代中期—70年代末）為(wei) 自行設計階段。這一階段，隨著經驗的積累、技術能力的提高以及國內(nei) 元器件的發展，我國自行研製了一大批新的核儀(yi) 器。
第三階段（80年代以後）為(wei) 快速發展階段。由於(yu) 大量采用集成電路和計算機處理技術，我國核儀(yi) 器的質量、功能、品種、數量有了快速的提高和擴大，應用範圍也從(cong) 轉向國民經濟的各個(ge) 領域。到現在，核電子學和核測量技術已由國家審定為(wei) 原子能科學技術中的一個(ge) 獨立的二級學科，國內(nei) 從(cong) 事核儀(yi) 器的科研、生產(chan) 和教學的單位已經近百家。
2.2國內(nei) 核儀(yi) 器現狀
國內(nei) 核儀(yi) 器的研製前期主要以三廠（中核北京核儀(yi) 器廠、西安核儀(yi) 器廠、重慶建安儀(yi) 器廠）、四校（清華大學、北京大學、中國科技大學、南京大學）、六所（上海原子核研究所、高能物理所、蘭(lan) 州近代物理所、中國原子能研究院、中國工程物理研究院、中國輻射防護研究院）為(wei) 代表，根據國外儀(yi) 器情況，適時進行跟蹤改進、研發，後來發展為(wei) 近百家單位從(cong) 事核儀(yi) 器的研製。80年代後，由於(yu) 核工業(ye) 及國內(nei) 政治、經濟形勢的變化，核儀(yi) 器一直在走下坡路，近幾年來，國家在“十一五"規劃中，對能源政策進行調整，大力發展核電，核工業(ye) 的發展迎來了第二個(ge) 春天，核儀(yi) 器產(chan) 業(ye) 又開始出現轉機。
下麵從(cong) 應用領域來分析我國核儀(yi) 器的發展現狀。
2.2.1 基本核儀(yi) 器
基本核儀(yi) 器是核儀(yi) 器的基本組成部分。它是成套儀(yi) 器的組成部分和通用部分，主要用以測量與(yu) 處理核輻射的活度、時間、能量、位置等信息。產(chan) 品主要是標準機箱、各種電源、放大器、信號處理插件、幅度/數碼變換器、時間/數碼變換器、信號源（精密信號產(chan) 生器）、多道分析器等。目前，國內(nei) 此類核儀(yi) 器功能部件的品種和規格已初步形成，但性能指標偏低、可靠性和外形美觀性較差、更新換代慢，缺少與(yu) 國外產(chan) 品的競爭(zheng) 力。
2.2.2 工業(ye) 用核儀(yi) 器
工業(ye) 用核儀(yi) 器主要包括：參量檢測儀(yi) 器（如厚度計、密度計、料位計、核子秤、水分計等）、成份分析儀(yi) 器和射線探傷(shang) 儀(yi) 器等三類。
我國從(cong) 1958年開始研製工業(ye) 用核儀(yi) 器，由於(yu) 研製單位分布在各個(ge) 係統，缺少交流，形成各自為(wei) 政的鬆散局麵。產(chan) 品技術和性能指標、可靠性、外形美觀性與(yu) 國外相比差距很大，品種與(yu) 數量也遠遠低於(yu) 國外。
2.2.3 農(nong) 業(ye) 用核儀(yi) 器
在農(nong) 業(ye) 方麵，核儀(yi) 器主要應用於(yu) 輻射育種、昆蟲輻照不育、同位素示蹤技術改造施肥方法等方麵。我國從(cong) 60年代初開始此類核儀(yi) 器得研製，有一定得基礎，但與(yu) *水平相比，任有較大的差距。主要表現在儀(yi) 器得精度差、智能化程度低等。
2.2.4 核醫學儀(yi) 器
核醫學是八十年代末新興(xing) 的一門邊緣科學，它廣泛用於(yu) 心、腦、肝、腎、骨以及全身的檢測。核醫學儀(yi) 器主要應用於(yu) 功能測定（如腎圖儀(yi) 、心功能儀(yi) 、等）、髒器顯象（掃描儀(yi) 、γ相機等）、斷層掃描（CT、ECT、PECT 等）、放射免疫分析等。
目前我國核醫學儀(yi) 器於(yu) 小型台式儀(yi) 器的研製，大型的核醫學儀(yi) 器如ECT、PECT 等主要依賴進口。
2.2.5 資源開發核儀(yi) 器
資源開發核儀(yi) 器主要分為(wei) 兩(liang) 個(ge) 係列：勘探核儀(yi) 器和核測井儀(yi) 器。
我國從(cong) 50年代後期開始研製勘探核儀(yi) 器，曾為(wei) 鈾礦資源勘探與(yu) 開發做出了應有的貢獻。但到70年代以後我國的勘探核儀(yi) 器處於(yu) 停滯狀態，與(yu) 國外相比落後近二十多年。
我國現在有許多單位在研製核測井儀(yi) 器，儀(yi) 器水平不斷提高，數控測井儀(yi) 也研製成功並用於(yu) 油田，但對新方法的基礎研究不夠，而且光重視地麵計算機係統得研製而輕視提高井下儀(yi) 器性能方麵的研究。不同儀(yi) 器的測量結果可比性較差。
2.2.6 核電及堆用核儀(yi) 器
我國研製和生產(chan) 堆用核儀(yi) 器已有近30年的曆史，主要以清華大學和中核（北京）核儀(yi) 器廠等單位為(wei) 代表。其中中核（北京）核儀(yi) 器廠生產(chan) 的控製棒控製係統和位置指示係統、堆外核測量係統、反應堆保護係統和專(zhuan) 設係統（模擬線路）已運用於(yu) 秦山一期、秦山二期核電站，除上述係統外，該廠的堆芯中子注量率測量係統（微型裂變室）、核探測器（硼計數管、補償(chang) 電離室、長中子電離室）、堆外核測量係統核探測器定位裝置、N16監測係統等已應用巴基斯恰希瑪坦核電站。
但是，目前國內(nei) 核電及堆用核儀(yi) 器主要還是以模擬線路為(wei) 主，數字化水平不高，遠遠適應不了目前我國核電大發展的形勢。主要原因是國家投入不足、研發力量分散、研發人才青黃不接。
2.2.7環境保護與(yu) 輻射防護核儀(yi) 器
在核儀(yi) 器行業(ye) 中，從(cong) 事環境保護與(yu) 輻射防護核儀(yi) 器的研製與(yu) 生產(chan) 的企業(ye) 是多的，全國有近百家單位。研製的產(chan) 品種類繁多，部分產(chan) 品接近先進水平。但沒有形成全國通用的產(chan) 品係列，產(chan) 品更新換代慢，產(chan) 品在可靠性、穩定性和智能化上與(yu) *水平還有一定差距。
2.3 我廠核儀(yi) 器現狀
我廠研發和生產(chan) 的核儀(yi) 器經過50年的發展，在國內(nei) 形成了一定的品牌，產(chan) 品得到了核工業(ye) 及其他行業(ye) 用戶認可。我廠的核儀(yi) 器目前主要集中在無源核儀(yi) 器方麵，主要發展了四類產(chan) 品：一是核物理實驗及教學類產(chan) 品（基本核儀(yi) 器）；二是環境保護與(yu) 輻射防護核儀(yi) 器；三是核醫學係列儀(yi) 器；四是核電及堆用核儀(yi) 器。
核物理實驗及教學類產(chan) 品有：NIM機箱、各種NIM插件（各種電源、放大器、信號處理插件、幅度/數碼變換器、時間/數碼變換器、信號源（精密信號產(chan) 生器）、多道分析器）、微機多道分析器、核物理實驗平台等；
環境保護與(yu) 輻射防護核儀(yi) 器有：個(ge) 人劑量儀(yi) 、熱釋光劑量儀(yi) 、 退火爐、 熱釋光照射器、大麵積γ—β監測儀(yi) 、 多用輻射儀(yi) 、 n—γ輻射儀(yi) 、閃爍輻射儀(yi) 、氡釷分析儀(yi) 、法測氡儀(yi) 、氡析出率儀(yi) 、中子劑量當量儀(yi) 、高能中子當量劑量儀(yi) 、Χ—γ劑量率儀(yi) 、便攜式α、β表麵汙染測量儀(yi) 、多路低水平α、β測量儀(yi) （閃爍體(ti) ）、多路低水平α、β測量儀(yi) （半導體(ti) ）、核臨(lin) 界報警及測量係統、 環境γ輻射監測係統、 臨(lin) 界事故報警儀(yi) 、中子監測儀(yi) 、區域γ監測係統、底本底氣溶膠樣品測量儀(yi) 、低本底環境γ譜儀(yi) 、放射性物品庫監測係統等。  
核醫學係列儀(yi) 器有：放射免疫測量儀(yi) 、心髒功能儀(yi) 、甲髒腺功能儀(yi) 、腎圖儀(yi) 、骨密度儀(yi) 、活度計等。
核電及堆用核儀(yi) 器有：反應堆控製棒控製係統和位置指示係統、堆外核測量係統、反應堆保護係統和專(zhuan) 設係統（模擬線路）、堆芯中子注量率測量係統（微型裂變室）、核探測器（硼計數管、補償(chang) 電離室、長中子電離室）、堆外核測量係統核探測器定位裝置、N16監測係統等。
對於(yu) 產(chan) 能高、市場也比較大的有源核儀(yi) 器我廠80年代初生產(chan) 了部分工業(ye) 用核儀(yi) 器（如料位計、液麵測量、厚度計、熒光分析、濕密度計、水分計等）和資源開發核儀(yi) 器（油田測井儀(yi) 器），由於(yu) 種種原因，目前都已停產(chan) 。
3. 我國核儀(yi) 器發展存在的問題及建議
3.1我國核儀(yi) 器發展存在的問題
我國核儀(yi) 器行業(ye) 經過40多年的發展，取得了顯著的成績，國外核儀(yi) 器所涉及的應用領域，我國都開展了研究，個(ge) 別單項技術接近或達到了先進水平。但就整體(ti) 而言，我國核儀(yi) 器的發展水平比國外落後近二十年，核儀(yi) 器在外觀上、性能指標上、可靠性上有待進一步提高。存在的主要問題如下：
1）技術力量分散，我國從(cong) 事核儀(yi) 器研製的技術力量和裝備分散在各個(ge) 部門和係統，低水平重複研製的項目多，對高、精、尖的項目缺乏統一協調和聯合攻關(guan) 的能力；
2）國家投入不足，近十幾年來，國家隊核儀(yi) 器的科研投入非常少，研發經費主要靠企業(ye) 自籌，難以承擔較大和技術難度高的項目；
3）忽視基礎研究，由於(yu) 國家投入不足，企業(ye) 隻注重實際應用的項目特別是短平快的項目，對基礎研究心有餘(yu) 而力不足；
4）工藝技術和裝備落後，原材料和元器件質量不過硬，直接影響了核儀(yi) 器的可靠性和穩定性；
5）新產(chan) 品更新速度慢，產(chan) 品在智能化、數字化、網絡化方麵與(yu) *水平存在較大差距；
6）科研人員老化，整個(ge) 核儀(yi) 器行業(ye) 科研骨幹年齡和知識老化，新產(chan) 品開發後繼無人。
3.2 幾點建議
1）國家要投入，支持企業(ye) 和科研院所上新項目；
2）從(cong) 國家的層麵來加強基礎研究工作；
3）對核電等重要項目的研發，國家應在撥款、貸款和稅收政策上給予支持；
4）重視人才的培養(yang) ；
5）盡快完善國家核儀(yi) 器質量檢測中心，統一核儀(yi) 器的技術標準；
6）加強企業(ye) 與(yu) 科研院所的橫向聯合，發揮各自優(you) 勢，提升水平；
7）重視核儀(yi) 器標準、國標、行標的修訂，爭(zheng) 取大的話語權；
8）加強核儀(yi) 器行業(ye) 協會(hui) 的引導工作。
3.3 國內(nei) 核儀(yi) 器的發展方向
國外儀(yi) 器廠家眾(zhong) 多，分工比較細，一個(ge) 企業(ye) 隻做一個(ge) 方麵的產(chan) 品，如BICRON公司隻生產(chan) 閃爍探測器，ORTEC公司隻生產(chan) 電子學儀(yi) 器如NIM等，AUTOMESS公司隻生產(chan) 一些便攜式環境監測類儀(yi) 器等。目前主要有四個(ge) 有實力的公司，美國的ORTEC公司、歐洲係統測量公司（CANBBERA公司）、美國熱電公司和德國伯托公司。
這四個(ge) 公司產(chan) 品主要特點：係列化、數字化、網絡化和現場化。其中以係列化為(wei) 突出，如γ劑量率類儀(yi) 器，從(cong) 量程看既有環境儀(yi) 表、防護儀(yi) 表、也有寬量程儀(yi) 表（跨環境和防護級）；從(cong) 使用的探頭看有高靈敏度塑料閃爍體(ti) 探測器、有價(jia) 格便宜的GM管探測器，有做了能量平衡的NaI（Tl）探測器等；從(cong) 功能上看智能顯示、控製、存儲(chu) 、打印、遠程控製及人性化的接口是*。
根據國外核儀(yi) 器的發展情況，我國核儀(yi) 器的發展方向主要應向四個(ge) 方麵發展，即係列化、數字化、網絡化和現場化。
在係列化方麵，國內(nei) 核儀(yi) 器要尤其注重係列程度，一種產(chan) 品要根據市場不同客戶群進行定位，充分考慮不同用戶群的需求，不論是中子儀(yi) 表還是α、β、γ等儀(yi) 表，開發出係列產(chan) 品（不同檔次、不同量程），總有一款適合用戶。
數字化方麵，主要是指電子處理技術發展方向，國內(nei) 核儀(yi) 器的發展應與(yu) 通用電子學技術同步發展，應將數字化處理技術、CPLD/FPGA技術、嵌入式技術、微功耗技術、高新顯示技術、掌上電腦等等在核儀(yi) 器得到了充分的應用，這樣才能大大提高了儀(yi) 器的可用性、實用性和可靠性，明顯增加儀(yi) 器的附加值，以得到了用戶的認可和追捧。
網絡化方麵，主要是指儀(yi) 器要具有網絡接口，多個(ge) 儀(yi) 器方便的組成監測網絡，由中心計算機統一進行數據獲取的控製、顯示及處理。網絡技術目前主要是有線網絡和無線網絡兩(liang) 種方式。有線網絡主要有采用以太網組網和采用RS-485等組網，目前的發展方向是基於(yu) 以太網的網絡；無線網絡主要有基站式網絡和采用GSM/CDMA網絡進行組網，采用基站式的網絡投資大，維護成本高，通訊距離有限，目前逐步被基於(yu) GSM/CDMA的網絡所代替。國外在這方麵發展較早，90年代初，在互聯網剛剛興(xing) 起的時候，國外儀(yi) 器就開始了這方麵的研究，目前已經有商品化的儀(yi) 器供應市場。儀(yi) 器作為(wei) 一個(ge) 網絡終端，通過自身的以太網口連接到互聯網或局域網，經過，在互聯網上任何一台其他計算機都控製訪問該儀(yi) 器，這就較好的實現了儀(yi) 器的遠程使用和控製，代表了儀(yi) 器的發展方向，以後估計沒有網絡控製功能的儀(yi) 器將逐步淡出市場。在07年核工展上德國一個(ge) 核儀(yi) 器廠家展出了一種采用GSM網絡的儀(yi) 器終端及處理計算機係統。
現場化方麵，在很多領域，如海關(guan) 監測、環境監測等，測量要求快速給出測量結果，尤其是應急測量要求更是嚴(yan) 格，鑒於(yu) 此，目前實驗室儀(yi) 器和便攜式儀(yi) 表的界限越來越模糊，總的發展趨勢是向現場化發展，即儀(yi) 器在現場就測量分析出終結果，不用取樣分析，不用到實驗室進行複雜的分析等。
4、 結束語
核儀(yi) 器應用不僅(jin) 滲透到核工業(ye) 每個(ge) 環節，如找礦、選礦、水冶、鈾分離、鈾濃縮、核燃料加工、核電運行監測、常規環境監測、後處理、運輸等等各個(ge) 環節，都需要相應的核儀(yi) 器進行監測，同時在其它領域和行業(ye) 的應用也越來越廣。預計，隻要未來15年，國家核電發展沒有出現類似前蘇聯、美國的核電事故，我國的核工業(ye) 、核儀(yi) 器產(chan) 業(ye) 的發展將是大有作為(wei) 的。