[Science Scope] 国产加速器制造癌症诊断原料……20年技术研发结晶

by Kim Jonghwa

Published 25 Oct.2026 07:00(KST)

历经20年反复探索，回旋加速器实现稳定运行……掌握同位素生产与提纯技术
已向美国、中国等海外市场供货……建设商业化生产设施仍是课题

编者注“Science Scope”是一个深入观察特定科学技术现象，并分析其意义与未来的专题策划。

安装于全罗北道井邑市韩国原子力研究院先进辐射研究所的国产回旋加速器“RFT-30”。这台由韩国研究人员自主研发的设备可将质子加速至最高30兆电子伏特，用于生产医用放射性同位素的相关研究。图片由韩国原子力研究院提供。

瑞士制药公司诺华凭借一款利用放射性同位素治疗前列腺癌的药物“Pluvicto”，2025年实现19.94亿美元（约2.64万亿韩元）销售额。放射性同位素还用于影像诊断，帮助医院定位癌细胞。随着放射性同位素在癌症诊断和治疗中的应用市场不断扩大，稳定生产和供应这类同位素的技术也愈发重要。

在全罗北道井邑市的韩国原子力研究院先进辐射研究所，设有一台用于生产医用放射性同位素的粒子加速器——由韩国研究人员自主研发的回旋加速器“RFT-30”。经过20多年的研发与稳定化，研究团队掌握了同位素生产和提纯技术，并已开始向海外供应部分同位素。然而，从技术国产化到商业化，仍有不少难关需要攻克。

回旋加速器是一种将质子快速加速并使其撞击特定物质的装置。它利用强磁场改变质子的运动方向，再通过电场反复提升质子能量。质子沿着逐渐向外扩大的螺旋轨道运动，获得足够能量后撞击靶材，通过核反应生成放射性同位素。这些同位素可用于正电子发射断层扫描检查，也可用于研发新型诊断和治疗用放射性药物。

医用放射性同位素不仅要能生产，稳定供应也至关重要，因为其放射性会随着时间推移而衰减，这一过程称为“半衰期”。广泛用于癌症诊断的氟-18，约110分钟后放射性会减半；镓-68则约为68分钟。也就是说，生产后仅过数小时，可供使用的放射性就会大幅降低。因此，半衰期较短的同位素需要在靠近医疗机构的地方生产，或建立快速供应体系。这正是韩国必须掌握本土生产技术和供应链的原因。

Park Jeonghun，韩国原子力研究院回旋加速器应用研究室主任，正在全罗北道井邑市先进辐射研究所查看研究设备。Park主任介绍了国产回旋加速器束流稳定化以及医用放射性同位素生产与提纯技术的研发过程。韩国原子力研究院供图

耗时十余年稳定束流……国产加速器研发中的反复探索

国产回旋加速器的研发始于2005年。韩国原子力研究院于2008年成功将加速后的质子束引出装置外，并于2009年将设备迁至回旋加速器综合研究楼。经过反复改进设备和测试，研究团队于2012至2013年开展试验，将质子加速至30兆电子伏特，并引出束流电流为200微安的质子束。这一过程旨在确认质子能够被加速到多高的能量，以及能够提供多大的束流。2014年起，该设备以“RFT-30”之名正式投入研究运行。

最棘手的问题不仅是将质子加速至高能量，还要长时间稳定维持恒定强度的束流。回旋加速器由离子源、电磁铁、高频加速装置和真空系统等组成。如果磁场与高频条件不匹配，或束流的位置和强度发生波动，就难以稳定生产同位素。

韩国原子力研究院回旋加速器应用研究室主任、首席研究员 Park Junghoon 表示：“这是我们首次尝试制作的样机，出现了很多问题，比如束流无法正常输出。经过十多年的自主研发，如今设备已能稳定运行。”

[Science Scope] 国产加速器制造癌症诊断原料……20年技术研发结晶

在稳定束流的同时，研究团队还研发了靶材冷却系统和自动化设备，并逐步掌握了稳定地将加速后的质子束照射到靶材上，以及回收核反应生成的放射性同位素等技术。国产回旋加速器的研发由此不再局限于让设备运转，而是进一步成为掌握同位素实际生产技术的过程。

同位素纯度达99.9%……供应至美国、中国等海外市场

回旋加速器生成同位素后，并不意味着它们可以立即作为医用原料使用。还需要将核反应生成的同位素与靶材及杂质分离，并确保其达到所需的纯度和质量。韩国原子力研究院也自主研发了相关分离和提纯技术。

韩国原子力研究院研发的放射性同位素自动分离装置系统，可用于将回旋加速器生产的放射性同位素与靶物质及杂质分离、提纯。图片由韩国原子力研究院提供。

锆-89是其中的典型案例。这种同位素可用于通过正电子发射断层扫描影像追踪与癌细胞结合的抗体在体内的分布等研究。研究团队研发出一项技术：将质子束照射到钇靶材上，再经过化学分离和提纯，获得纯度达99.9%的锆-89。

这些生产和提纯技术也促成了海外供应。据研究团队介绍，他们从2022年起向美国和南非供应放射性同位素，2023年供应至中国和巴基斯坦，2024年供应至泰国。目前仍在向南非和中国供货。在研究实验室开发的技术，已从韩国本土延伸至海外科研和医疗领域的需求。

全球放射性药物市场持续增长……推进研发35兆电子伏特级设备

医用放射性同位素药物市场正在快速增长。据市场研究机构The Business Research Company预测，全球放射性药物市场规模将从2025年的73亿美元（约9.68万亿韩元）扩大至2030年的136.8亿美元（约18.14万亿韩元）。除了癌症诊断，将辐射集中输送至癌细胞的靶向治疗药物也正成为新的增长动力。

诺华的Pluvicto在2025年的销售额同比增长43%。另一款放射性药物“Lutathera”同期销售额也增长13%，达到8.16亿美元（约1.082万亿韩元）。利用放射性同位素的治疗药物正转化为实际销售增长。两款药物使用的镥-177主要由核反应堆生产。医用放射性同位素根据种类不同，由核反应堆、回旋加速器等不同设施生产，各类设施负责供应癌症诊断和治疗所需的原料。

在医用回旋加速器设备市场，海外企业处于领先地位。比利时IBA估计，全球医用回旋加速器年新增销量为45至55台。美国通用电气医疗和日本住友重工业等也是主要供应商。韩国国内也已普及医用回旋加速器，但设备仍以进口产品为主。根据2025年公布的一项韩国国内调查，1985至2023年安装的51台回旋加速器中，通用电气医疗产品有18台，IBA产品有8台。在进口设备占主导的环境下，井邑RFT-30的研发意味着韩国掌握了自主加速器技术。

竞争并不局限于设备销售。IBA除回旋加速器外，还提供同位素生产所需的靶装置、分离和提纯设备，以及生产设施建设服务等。其业务范围不仅包括设备制造技术，还涵盖帮助客户配备设施和运营体系、使其能够实际生产同位素的能力。

韩国原子力研究院还在推进下一代回旋加速器的研发，其质子能量将高于现有RFT-30，达到35兆电子伏特级。这一方案旨在提高特定放射性同位素的生产率。Park Junghoon 表示：“我们发现，达到35兆电子伏特级后，生产率会提高，因此提出将35兆电子伏特作为商业化机型。”