我國(guó)“十五五”規(guī)劃明確提出要大幅提高科技自立自強(qiáng)水平。相關(guān)人士認(rèn)為，在核與輻射安全領(lǐng)域，發(fā)展數(shù)字化、智能化設(shè)備是大勢(shì)所驅(qū)，隨著新型設(shè)備研發(fā)不斷取得突破，破解輻射探測(cè)“痛點(diǎn)”“難點(diǎn)”問(wèn)題指日可待。

現(xiàn)有核輻射或電離輻射(以下均簡(jiǎn)稱(chēng)“輻射”)探測(cè)技術(shù)裝備，存在體積、重量、功耗大，需要專(zhuān)人使用，使用不便，成本較高，同時(shí)研發(fā)技術(shù)門(mén)檻高，非專(zhuān)業(yè)人員難以二次開(kāi)發(fā)，從而限制了輻射探測(cè)的非專(zhuān)業(yè)應(yīng)用。

如何實(shí)現(xiàn)輻射探測(cè)數(shù)字化、信息化、智能化，以及小型化需求?我們中國(guó)原子能科學(xué)研究院核安全與環(huán)境工程技術(shù)研究所的智能安全裝備研發(fā)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了全球首款中子、X/γ一體化輻射探測(cè)芯片，掌握了輻射探測(cè)芯片設(shè)計(jì)、流片、封裝、測(cè)試等全流程研發(fā)技術(shù)，使輻射探測(cè)的實(shí)現(xiàn)更加簡(jiǎn)單、通用。

日本福島核事故之后，民眾對(duì)輻射監(jiān)測(cè)的需求越來(lái)越大，智能輻射穿戴產(chǎn)品包括手機(jī)、手表等應(yīng)運(yùn)而生。但是由于輻射探測(cè)器本身功耗、體積、成本等問(wèn)題，無(wú)論是手機(jī)或是手表均沒(méi)有得到很好的融合輻射監(jiān)測(cè)智能手表。比如日本軟銀公司2012年發(fā)布配備輻射測(cè)量?jī)x的新型智能手機(jī)，并沒(méi)有得到市場(chǎng)的歡迎;白俄羅斯推出的手表也只是聚焦實(shí)現(xiàn)輻射監(jiān)測(cè)功能，沒(méi)有集成心率等健康監(jiān)測(cè)功能。

我們團(tuán)隊(duì)采用多通道集成專(zhuān)用芯片放大和處理輻射探測(cè)信號(hào)，集成了硅、碲鋅鎘和中子探頭，實(shí)現(xiàn)了寬量程X/γ探測(cè)和中子探測(cè)，同時(shí)功耗低、尺寸小、便于非專(zhuān)業(yè)人員的二次開(kāi)發(fā)。我們的輻射探測(cè)芯片可與各類(lèi)智能裝備融合，如無(wú)人機(jī)可穿戴設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)公眾、醫(yī)療以及核工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域輻射監(jiān)測(cè)需求。

我們開(kāi)發(fā)的輻射探測(cè)芯片很好的解決了功耗、體積、成本等方面的問(wèn)題，從而使智能輻射探測(cè)手表的實(shí)現(xiàn)成為可能。目前開(kāi)發(fā)的智能輻射探測(cè)手表具備電離輻射、心率、血氧、壓力、專(zhuān)業(yè)運(yùn)動(dòng)等多種健康監(jiān)測(cè)能力，開(kāi)啟連續(xù)輻射測(cè)量功能情況下續(xù)航也可達(dá)到4天以上，目前已具備量產(chǎn)能力，在今年四月份上市。

我們研制的無(wú)線(xiàn)磁吸輻射探測(cè)卡片，大小與公交卡接近，可與磁吸式貼在手機(jī)背面與手機(jī)無(wú)線(xiàn)直連，結(jié)合團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的軟件，可實(shí)現(xiàn)輻射測(cè)量和數(shù)據(jù)顯示，實(shí)現(xiàn)人員經(jīng)過(guò)所有位置的輻射數(shù)據(jù)地圖的繪制，同時(shí)也可以作為單獨(dú)掛件進(jìn)行輻射探測(cè)。

另外，我們開(kāi)發(fā)的超長(zhǎng)周期免維護(hù)輻射監(jiān)測(cè)設(shè)備，采用超低功耗軟硬件創(chuàng)新設(shè)計(jì)，無(wú)需外部供電，使用壽命長(zhǎng)達(dá)10年以上。它具備覆蓋全國(guó)的數(shù)據(jù)傳輸和衛(wèi)星定位功能，可遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。針對(duì)惡劣環(huán)境進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，具備防潮濕、防鹽霧、防霉菌、抗沖擊和震動(dòng)等能力。

該設(shè)備適用于核設(shè)施周邊、邊境等的環(huán)境監(jiān)測(cè)以及應(yīng)急監(jiān)測(cè)，可滿(mǎn)足長(zhǎng)期、穩(wěn)定、可靠輻射監(jiān)測(cè)的需求。與常規(guī)的環(huán)境輻射監(jiān)測(cè)儀表相比，其主要特點(diǎn)是無(wú)需外部供電、能夠耐受極端環(huán)境、無(wú)線(xiàn)通信，成本低可實(shí)現(xiàn)大范圍布設(shè)，從而極大的擴(kuò)展了輻射監(jiān)測(cè)設(shè)備的使用場(chǎng)景。

輻射監(jiān)測(cè)設(shè)備的專(zhuān)用性強(qiáng)、研制成本高、維護(hù)使用成本高，極大限制了監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，給安全、安保、應(yīng)急領(lǐng)域的水平提升帶來(lái)了固有的障礙。

常規(guī)環(huán)境監(jiān)測(cè)手段監(jiān)測(cè)點(diǎn)位少，無(wú)法給出核設(shè)施周邊大范圍的環(huán)境輻射水平測(cè)量結(jié)果，在常規(guī)運(yùn)行期間開(kāi)展公眾溝通時(shí)這些數(shù)據(jù)的說(shuō)服力明顯不足，當(dāng)發(fā)生核事故時(shí)僅有的監(jiān)測(cè)點(diǎn)更是無(wú)法滿(mǎn)足對(duì)周?chē)h(huán)境準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)的需求。

在成本上，固定式監(jiān)測(cè)點(diǎn)的廣泛布置受到了極大的限制，如國(guó)內(nèi)核電站周邊的自動(dòng)監(jiān)測(cè)站每站點(diǎn)的成本約200萬(wàn)元左右，每個(gè)核電站根據(jù)需要布設(shè)10-16個(gè)站點(diǎn)，成本超過(guò)2000萬(wàn)元，同樣的成本支出，自動(dòng)站的投入經(jīng)費(fèi)規(guī)模采用超長(zhǎng)周期免維護(hù)輻射監(jiān)測(cè)設(shè)備，將可以獲得更高的測(cè)量精度和覆蓋范圍。

日本福島事故表明，在極端惡劣環(huán)境下，自動(dòng)監(jiān)測(cè)站極易受損而無(wú)法使用，從而放射性擴(kuò)散基本依賴(lài)軟件模擬，與實(shí)際擴(kuò)散相差較大，從而導(dǎo)致應(yīng)急響應(yīng)存在極大的不確定性。

對(duì)此，我們團(tuán)隊(duì)研制的超長(zhǎng)周期免維護(hù)輻射監(jiān)測(cè)設(shè)備可以很好的解決以上問(wèn)題，目前已在西藏、福建福清核電等地得到了應(yīng)用。

我們研制的水上漂浮式輻射監(jiān)測(cè)設(shè)備內(nèi)置電池、低功耗電洛和北斗短報(bào)文通信等，結(jié)合軟硬件低功耗設(shè)計(jì)，能夠在無(wú)供電、無(wú)有線(xiàn)通信、無(wú)電信網(wǎng)絡(luò)、無(wú)人值守情況下漂浮于江、河、海面上開(kāi)展遠(yuǎn)程輻射水平監(jiān)測(cè)工作，適合污染監(jiān)測(cè)、事故應(yīng)急等場(chǎng)景。目前已在海上應(yīng)急監(jiān)測(cè)演習(xí)中得到應(yīng)用。

我們自主研發(fā)的輻射巡測(cè)機(jī)器狗，可用于核電站等室內(nèi)外輻射環(huán)境的巡測(cè)，具備自主巡檢、輻射探測(cè)、視頻勘察、物品抓取等作業(yè)功能，滿(mǎn)足作業(yè)環(huán)境中樓梯、障礙、限高或狹窄區(qū)域的通過(guò)性需求，能夠快速采集污染區(qū)域或場(chǎng)所中的輻射特征信息及幾何環(huán)境結(jié)構(gòu)特征重建，實(shí)現(xiàn)三維輻射場(chǎng)的重建及可視化，具有高精度、快速、實(shí)時(shí)的特點(diǎn)，填補(bǔ)現(xiàn)有常規(guī)核污染區(qū)域或設(shè)施場(chǎng)所中輻射測(cè)量手段的缺陷與不足，是達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)輻射防護(hù)最優(yōu)化的有效技術(shù)手段之一。

未來(lái)，我們將進(jìn)一步推動(dòng)芯片技術(shù)的應(yīng)用研究，包括輻射探測(cè)手機(jī)、眼鏡等各種可穿戴設(shè)備、小型無(wú)人機(jī)載帶式輻射探測(cè)系統(tǒng)等，推動(dòng)輻射探測(cè)走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)，在環(huán)境輻射監(jiān)測(cè)無(wú)人化、智能化水平提升、核應(yīng)急精準(zhǔn)快速響應(yīng)等各方面推動(dòng)輻射監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，保障全民的核與輻射安全。