中国辐射防护研究院成功实现高性能辐射防护装备系列化国产化

        警用装备网讯： 核工业是高科技战略产业，是大国重器，对国家安全和发展具有重要意义。随着我国完整核科技工业体系的建成，对核从业人员的防护装备和保护措施也在不断优化升级。辐射防护装备是保障放射性污染作业场所工作人员职业健康和安全的必要手段。近日，位于太原的中国辐射防护研究院（以下简称“中辐院”）自主研发的高性能辐射防护装备实现了系列化国产化，这是中辐院立足解决高性能辐射防护装备技术难题，打破国外先进装备技术垄断迈出的关键一步。

　　“中国核工业60多年的发展历程，最重要的一条经验就是始终坚持走自力更生、艰苦奋斗、勇于攀登的自主创新道路。作为我国唯一专门从事辐射防护研究与应用的科研机构，中辐院将坚决贯彻‘四个面向’的战略部署，继续积极践行‘强核报国、创新奉献’的新时代核工业精神，在建设与中国核强国相适应的一流辐射防护技术研究和开发基地中，解决更多防护技术问题，取得更多科技创新成果。”院党委书记刘群说。

　　加强基础研究：不光要打破国外技术壁垒，还要让产品适合中国人

　　在中辐院保健物理研究所防护技术研究室，记者见到了一众青年研究人员以及他们研发的防护装备。

　　“能够成功实现高性能辐射防护装备的系列化国产化，我们突破的不是一两个点，而是从整体上实现了系统性的自主创新。”中辐院保健物理研究所防护技术研究室主任韩毅说。在整个项目中，团队建立了“材料研发—产品设计—中试及量产—检测评价—标准建设”5个环节的全方位研究体系。依托中辐院技术储备和软硬件条件建立的这5个环节形成的闭环已应用到了产品的开发过程。

　　何为高性能？韩毅解释，首先跟传统的防护装备相比，中辐院产品的防护效果非常好。从实验情况和实际使用来看，核辐射的射线和粒子与高分子材料的防护成分发生碰撞之后，可以显著降低辐射物质对人体的危害。其次，防护装备在产品力学和人体功效学等方面做了大量研究，穿戴的轻便性和舒适度好，目前在实际使用中得到了较高评价。

　　“这些装备的研发是有计划有脉络的，不是一蹴而就的，中辐院相关装备的研发从‘十一五’就开始了。”研究室技术骨干李国栋介绍，当时能研制出的是一些可以便携供气的防护服，它是由一个小车上面携带过滤系统，然后再通过供气筒同时给5—10个人供气的一种防护装备。“当时受限于设计理念和产品认知等因素，只能说初步把防护功能建立起来，衣服本身的材料结构和加工工艺都不算很完备，但让研究人员从实验数据、产品设计等方面开始了积累，追赶的脚步就此开启。”

　　随着我国核工业的快速发展，行业内对防护装备数量和质量的需求也在不断提高。而在经历了十年的基础性研究后，中辐院在辐射防护装备领域已经具有了深厚的技术积累和丰富的应用经验，防护装备产品研制也由最初的“有没有”向“好不好”转变。

　　“辐射防护装备分为不同的系列和种类，包括内照式（保护呼吸道）和外照式（保护皮肤和器官）。从‘十三五’开始，这个项目立项的目标就是对标国外不同类型的最先进产品。”保健物理研究所防护技术研究室副主任刘宇辰回忆，当时一方面是中辐院已经具备了一定的研发能力，另一方面，从外部环境看，我们国家当时在辐射防护装备进口上遇到了国外垄断，尤其是高性能通风污染防护装备和部分特殊防护装备等长期依赖进口的产品。

　　然而，国产化的道路并不容易。韩毅介绍：“就拿5个环节中的产品设计来说，它体现了我们对防护装备的认知程度，而这种认知首先来源于一线作业人员对防护装备的需求。对此，我们做了大量调研。调研中，一线作业人员反映，之前的进口产品有些并不合适。举个例子，进口防护手套大多是按照欧美人的手型设计的，还有防护服和面罩，也是按欧美人的体型和面部轮廓设计制作的。了解到这些后，作为防护装备的研发人员，我们当时就立志，不光要打破国外技术壁垒，还要让产品适合中国人。因此，我们采集了大量一线作业人员的数据，在产品设计时，不仅做到贴合中国人的体型和面部轮廓，还针对国人工作习惯进行相应功能的实现。在此基础上，通过分析不同核辐射与物质的作用机理，实现辐射防护最优化设计，大幅提高装备的防护性能。”

　　基础研究处于从研究到应用、再到生产的科研链条起始端，地基打得牢，科技事业大厦才能建得高。在系列防护装备的研发中，大量的基础研究无疑起到了至关重要的作用。“防护服的研制偏向于应用研究，但其中的辐射防护设计和材料研发属于基础研究，也属于核心技术内容，在整个项目中占比60%以上，我们在这上面下了不少功夫，也最终取得了突破。”韩毅说。

　　谈到材料的选择和研发，记者跟随韩毅来到了中辐院的放射性计量站，这里大大小小的实验室中，放置着不同的检定和测试设备。“材料研发的许多数据就是从这里得出的。”韩毅说，不同的实验室有着不同的模拟核环境，“电离辐射好像无数的小子弹，我们的任务就是不断测试各种‘防弹’材料的性能。”团队会根据不同材料的表现进行选择和合成，进而得到理想的材料。项目中，研究人员重点突破了无铅柔性屏蔽材料的关键技术，形成了贴身超柔软钨橡胶防护服、含硼水凝胶防护服等系列化辐射防护装备。

　　依托创新机制：人才“培引用”+省级重点实验室驱动研发

　　“高性能辐射防护装备实现系列化国产化既是科研工作的成果，也体现了人才工作 的 成效。”中辐院人力资源部副主任王永仙说，防护装备团队共有29人，非常年轻，平均年龄不到35岁，大都是单位前几年校招的“双一流”高校毕业生。

　　国家科技创新力的根本源泉在于人。青年创新意识强、创新思维活跃、精力旺盛，是推动科技创新发展的生力军。该院人力资源部负责校招的李涓告诉记者，近年来，中辐院十分注重下好“校园招聘”先手棋。结合山西省人才引进政策，不断加大“校园招聘”力度，每年投入近2000万元用于新入职员工的待遇、住房、医疗等条件保障，让中辐院成为优秀毕业生的“蓄水池”。同时，持续扩大人才招聘规模，2020年起，招聘人数翻倍，“双一流”高校毕业生占比增长至80%以上，博士毕业生招聘人数稳步提升，力争五年打造百人博士团队，加速优化人才结构。

　　当前，新一轮科技革命和产业变革深入发展，知识与科技快速发展与更迭，许多关键领域的科技创新通过单一学科的技术已无法解决，多学科交叉融合发展越来越受到重视，成为科技发展的必然趋势。校招中，中辐院会招聘一定比例的非核专业优秀毕业生。同时，充分利用该院四个硕士学位授权点，把研究生“培养好、留下来”作为人才引进的有力补充。2021年，研究生招生规模扩大，中辐院出台研究生培养“菁苗计划”，资助一批有潜力、善科研的本科生来单位学习，并择优与其签订定向就业合同，让优质人才更早介入科研项目、更快融入中辐院发展，加速打造本土科技人才。

　　“在人才‘培引用’方面，韩毅可以说是单位的一个典型。”王永仙介绍，韩毅是土生土长的太原人，2012年毕业于上海交通大学机械与动力工程学院，当年校招进入中辐院工作。由于本科主业属于核动力方向，为了契合单位要求，他很快便参加了单位组织的涵盖辐射防护、核化学与放射化学等课程的基础知识培训。之后的工作中，又在中辐院的硕士学位授权点进行了职业“充电”，进而牵头承担参与了重点项目并取得突破。

　　在人才的使用上，中辐院围绕基础科研、前沿探索等方面，鼓励科技人才参与梳理技术路线图、凝练关键技术清单，在重点科技项目的组织中发现人才、锻炼人才。同时，也加强科技人才在“安全、环保、健康”三大业务群的发展，构建“产学研用”一体化人才培养模式。“近两年来，单位持续加大科研投入力度，形成了6大类科研自主投入体系，自主研发投入年均增长率35％。同时，探索建立‘科创空间’新型科研组织模式，实施‘揭榜挂帅’，完成急难技术攻关项目立项，鼓励支持青年科技人才特别是35周岁以下年轻骨干挑大梁、当主角，很多省部级高水平科研成果的取得证明这条路是对的。”中辐院战略规划与科技管理部主任林海鹏说。

　　除了人才建设外，省级重点实验室的建立也为项目的突破提供了平台保障和创新力量。2022年，辐射安全与防护山西省重点实验室（以下简称“实验室”）经省科技厅批准建设。实验室依托中辐院和山西医科大学成立，针对核工业发展中遇到的辐射安全与防护问题，集中优势并不断提高自主创新能力，开展创新性和重大关键技术的应用研究，缩小与先进国家之间的技术差距，进而达到国际一流的发展目标。

　　其中，研制新型柔性屏蔽材料，设计功能结构一体化防护装备等先进装备便是实验室重点研究内容。中辐院保健物理研究所所长兼省重点实验室副主任曹勤剑表示：“这方面的研究就是为了提升核工业各类核设施现场防护技术手段，建立现场辐射防护最优化支持技术能力，为职业放射性工作人员和公众的辐射安全保驾护航。”

　　值得一提的是，实验室不仅突破关键核心技术难题，还制定了行业技术标准。“就拿防护装备国产化项目举例，在装备研发的中后期，要进行产品测试的时候，我们发现国内还缺少测试平台和行业标准。”曹勤剑介绍，防护效果、防护性能以及最关键的指标防护因子，当时国内没有相关测试平台。所以在“十三五”期间结合科研项目，也申报了能力建设项目，使国内初步具备了对放射性污染防护服进行性能测试的能力。“可以说，既实现了装备的系列化国产化，也创立了标准化。”

　　厚植职业情怀：以科研力量保护好每位一线人员，让穿戴装备安全舒适

　　我国核工业的创建发展史是一部自主创新的奋斗史。老一辈科学家勇攀科技高峰，全国上下大力协同，使我国在较短时间内建立起比较完整的核科技工业体系。“这是一段每一位核工业人都值得铭记的历史，也让我们对自己的工作怀有深厚的职业情怀。”韩毅表示，前辈们讲求责任与奉献，展现了“四个一切”核工业精神。现在随着国力的强盛、经济的发展，核工业从业人员的防护意识和手段都比过去有了很大提高。

　　“因为工作的原因，我们经常要去一线了解工作环境和人员需求，发现现在有越来越多的年轻大学生投入到核工业的事业里，他们都是通过放射性体检合格后才进入的，所以核工业从业人员的职业健康很宝贵，帮助他们做好辐射防护是非常重要的工作。”韩毅说。

　　为尽量减少一线人员的现场工作时间，防护装备还要最大限度考虑重量和舒适度。韩毅介绍，在系列装备中，贴身超柔软钨橡胶防护服相比传统铅防护服，相同铅当量下更轻薄、穿戴更舒适，可以提高人员灵活性。此外，钨橡胶手套同样比传统铅橡胶手套有更好的贴合度和柔韧性，环保友好，穿戴舒适、力学性能优异。“当然，即便我们现在做了很多的优化设计，但它跟咱们日常的衣服比起来，还是不太方便，依然很重。研发过程中，我们自己也穿戴过，一件防护服8—10千克，弯腰搬运，再做很多或复杂或精细的操作，劳动强度也是很大的，下一步我们还有不少提升空间。”

　　说到理想中的防护装备，研究人员都提到了轻量、舒适、低成本。对于轻量化，首先要从基础科研做起，不断研发又轻又软防护性能又好的材料；其次，通过分析混合辐射场的情况，建立最优的人员辐射防护模型；最后，将防护模型和其他特殊需求固化在先进材料中，最终形成所需要的辐射防护材料。在具备优良防护性能的前提下，结合人体工效学设计，轻量舒适的装备能大大提高工作人员的效率，进而减少在辐射环境下的作业时间。

　　而低成本则能大大降低企业的运营成本，从而提升我国核工业的高质量自主化发展水平和竞争力。“一般的防护服进口大概要两三万元，而同等效果下，我们的价格只有一半左右。这样的价差比例在手套、脖套、面罩等整个系列产品中都存在。”刘宇辰说，由于作业环境的特殊性，很多防护装备往往是一次性使用，因此价格的下降很有意义，也的确给企业带来了实惠。“原来是贵，而且还买不到。现在，不仅随时设计随时供应，价格也低了很多，极大地满足了核工业快速增长的防护需求和订制化需求。”目前，中辐院的系列化防护装备已在数十台核电机组等多个领域实现批量配备，与进口产品使用效果相当，促进了向兼顾防护效果、人员舒适性和现场安全性的融合发展。

　　随着辐射防护装备的系列化国产化以及行业需求的增长，在原有产能基础上，中辐院近期在山西综改示范区建设了防护手套等防护装备生产线，进一步扩大产能。

　　“防护装备的国产化是科技发展、行业需求、企业呼吁的一个共同结果，未来我们将提高研发速度，不断优化产品，满足一线需求，提升国产产品市场份额，释放出更大的创新潜能，实现技术创新与市场需求有效衔接，让科研成果成功‘变现’。”韩毅表示。

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