核医学作为医学领域的一个重要分支，它利用放射性同位素及其标记化合物在诊断和治疗各类疾病中发挥着关键作用。其无创或微创的诊断技术能够早期发现疾病，尤其在癌症、心脏和神经系统疾病方面显示出卓越的能力。同时，核医学在提供靶向治疗、新药开发、基础医学研究、个性化医疗方案定制、医学教育与专业培训、促进医疗健康产业发展、应对全球公共卫生挑战等方面均具有显著的重要性。这将有助于共同解决全球性的医疗健康问题，提高患者的生活质量，并为医学领域带来持续的创新和发展。
在核医学领域，工学与医学的结合体现在多个关键方面，共同推动了该领域的发展。在此背景下，近日，在动脉网举办的VBEF未来医疗生态展会的百强峰会上，清华大学核能与新能源技术研究院副院长石磊教授，以《宽能谱超高通量试验堆研发进展及核医学应用展望》为主题进行了演讲，以下为演讲整理内容。
研究堆与热能利用的传统反应堆不同，它们主要用于科学试验和研究，利用中子进行实验，是一种利用可控链式裂变反应所产生的射线束，并作为研究手段的核反应堆。研究堆可以根据中子通量水平的不同进行分类，可分为低通量、中通量和高通量研究堆。
高通量堆是核科技工业领域的重要基础设施，其中子通量很高，大约为10的14次方，这种巨大的中子通量，能够显著加速辐照试验过程。高通量堆集科学技术、工业制造、材料加工于一体，是一个国家技术能力水平的体现。高通量堆主要应用于核燃料、材料辐照考验、放射性同位素生产、中子散射/成像等领域。
在本次大会上，石教授重点讨论了同位素在医学中的应用。同位素的生产主要通过核反应堆、加速器和乏燃料的提取等三种途径。其中核反应堆是最主要的生产方式，具有高产量、高效率和良好的经济性，规模化生产成本较低，可以生产多种同位素，占据超过80%的市场份额，在同位素生产中扮演着核心角色。
尽管我国在高通量堆的建设和应用方面已经取得了一定的进展，但与其他国际先进国家相比，仍然存在一定的差距。从技术先进性、配套基础设施和资源利用等方面来看，我国高通量堆的发展仍面临诸多挑战。当前，我国亟需发展高性能、多用途、高安全性的高通量堆，以促进核能和核医学领域的发展，并为国家的科技进步做出贡献。
为应对这些挑战，石教授介绍了清华大学正在设计建造的“宽能谱超高通量试验堆”（THFR）项目。该项目已被纳入国家“十四五”重大科技基础设施项目，旨在建设一个达到国际先进水平的高通量堆，推动我国核能与核技术的发展。
THFR采用了先进的设计理念，包括燃料优化、低自屏堆芯设计、旋转控制鼓和快热中子分离等一系列先进设计理念，包含了大量的辐照孔道，堆芯可以灵活地同时进行多种辐照测试，具有强大的辐照能力。THFR可以提供多用途的高水平燃料材料辐照平台，能够支持广泛的中子科学研究和核技术开发。
THFR在核医学领域拥有诸多应用前景：第一，THFR的中子通量高，辐照能力强，可为核医学中的同位素生产提供了强有力的支持；第二， THFR依托清华大学的多学科专业人才优势，并与国内外单位建立了广泛的合作关系；第三，THFR项目规划包括了完善的配套设施，以确保反应堆和相关科研活动的顺利进行；第四，反应堆附近正在规划生产园区，建成后可满足我国北方地区对同位素产品的需求。
THFR计划生产的同位素包括稀缺核素、医用同位素和工业同位素，未来对于放射性药物的后端制备和纯化过程也将提供动力，这将促成核能界与医学界的合作，助力改善目前核医学领域90%以上同位素依赖进口的现状。
当下，医用同位素和放射性药物市场前景广阔，需求巨大，高通量堆是规模化制备医用同位素的重要途径。宽能谱超高通量试验堆面向国家重大需求，具有中子通量高、辐照能力强、堆芯布置灵活等优点，在核燃料及材料辐照考验、稀缺及医用同位素生产、中子科学等方面具有重要应用，解决核能与核技术发展卡脖子问题。THFR中子通量高、辐照能力强，配套建设先进的医用同位素生产设施，依托大科学装置开放共享平台和区位优势，将在医用同位素生产方面具有显著优势，助力“健康中国”战略。
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