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医用同位素供应链-六座老反应堆与一克的救命核素

2026-08-16

医用同位素供应链：六座老反应堆与一克的救命核素

全世界的医院每年要做三千万到五千万次核医学诊断（世界核协会、IAEA等口径），其中八成靠同一种东西：锝-99m。这个核素不直接存在于自然界，它由母体钼-99衰变而来，而钼-99的全球供应，攥在六座老反应堆手里。这六座堆平均年龄超过半个世纪，其中荷兰的HFR一台就供欧洲约六成、全球约三成。2009年、2022年、2024年，它们三度集体掉链子，把全球核医学拖进短缺。

这不是偶然。OECD核能署（NEA）早在2010年就下过诊断——报告编号No.6967，主要作者Chad Westmacott，审阅人里有高级经济学家Jan Horst Keppler——结论冷冰冰：钼-99的短缺是"长期资本投资不足的症状"，根源是市场失灵加政策失灵。反应堆辐照钼-99的定价长期低于成本，靠政府补贴活着，实质是补贴国政府在给全世界的医疗系统输血。2009年加拿大Chalk River的NRU研究堆意外停堆，把这种输血模式推到了悬崖边，逼出了NEA的高级别供应安全小组（HLG-MR），组长是时任加拿大政府副部长Serge Dupont。

供应链到底多脆弱？看2022年。那年1月，荷兰HFR冷却水泄漏，停堆约两个月；10月，比利时BR2重启时发现机械故障，再次延期。两座主力堆同时趴窝，欧洲的两大辐照窗口一度同时关闭——波兰MARIA顶上维持供应，但这只是临时补位。美国FDA在2022年11月17日把锝-99m发生器列进了药品短缺清单，爱尔兰公立医院每周有六七百名患者受影响。2024年10月HFR又因"管道变形"延迟重启，行业组织警告缺口最高达正常需求的四成。行业自己统计过去十年钼-99供应可靠性维持在九成以上——但这个数字靠的是危机时临时调峰，不是结构性冗余。

六座堆分别是：比利时的BR2（运营方SCK CEN，周产能约6700六天居里）、荷兰HFR（NRG，约6200）、南非SAFARI-1（Necsa，约3000）、捷克LVR-15（CVŘ，约3000）、波兰MARIA（NCBJ，约2700）、澳大利亚OPAL（ANSTO，约2150）。"六天居里"是行业计价单位——以钼-99从反应堆取出六天后剩下的活度算，因为钼-99半衰期66小时，运输路上每天都在衰减。美国的MURR（密苏里大学）只做补充。加拿大的NRU已经2018年3月永久关闭。四家加工提纯方——比利时的IRE、荷兰的Curium、南非的NTP、澳大利亚的ANSTO——把堆里出来的钼-99变成发生器，再送进药房。

中游还有一个被大多数人忽略的集中点：Curium一家占了全球发生器产量约一半。所以这条链的脆弱是两层的——上游六座堆，中游一个占半壁江山的加工商。

核不扩散视角给了这场戏一条暗线。冷战遗产高浓缩铀（HEU）靶件曾是钼-99生产的标配，但HEU也是核武器材料。全球用了几十年时间把生产转成低浓缩铀（LEU）：南非NTP 2017年完成、荷兰Curium 2018年、比利时IRE——最后一家大型HEU生产商——2023年3月才完全转换。美国2021年12月据此认证"全球无HEU钼-99供应充足"，触发HEU出口禁令。这段历史有个经常被忽略的反例：加拿大的MDS Nordion当年拒绝转LEU，把转换视为"deal breaker"。LEU转换的成本账至今没有统一口径——美国Argonne国家实验室的George Vandegrift在2005年RERTR会议上论证"LEU靶的废液量至少少5倍、溶解时间可缩短到1小时以内"，破除经济惩罚迷思；但韩国KAERI坚持LEU产率降约50%、废物增约200%。一笔账，两种算法。

回旋加速器给了"去反应堆化"的答案。

最有名的例子是加拿大TRIUMF团队。他们的路线不是造钼-99，而是用富集钼-100靶直接轰出锝-99m：¹⁰⁰Mo(p,2n)⁹⁹ᵐTc，把钼-100打掉一个中子生成锝-99m。Bénard等人2014年在《核医学杂志》上报告单次生产达到348GBq（9.4居里），随后在GE PETtrace、ACSI TR19、TR30三型回旋上分别实现4.7、大于9、大于32居里。2020年11月26日，加拿大卫生部批准这种回旋直产锝-99m全面上市，全球首个。商业化主体是ARTMS公司（由TRIUMF的Paul Schaffer创立），落地在温哥华的IAMI设施。这里有个需要澄清的误解：网上流传的"Lantheus与PETtrace合作产锝"查无实据——Lantheus其实是反应堆路线的锝-99m发生器（TechneLite）制造商，而且它2026年1月2日刚把整个SPECT成像业务卖给了走加速器路线的SHINE。SPECT（单光子发射断层成像）正是锝-99m的用武之地——这个市场本身正在被PET（正电子发射断层成像）侵蚀，所以Lantheus选择离场。路线之争还没分出胜负，资本已经先跨路线合并了。

直接回旋生产不是没有代价。共生杂质锝-93/94/95/96/99g无法化学分离，有批评者甚至说产物可能只有约四分之一是锝-99m、四分之三是基态锝-99g——但后续临床实验（如渥太华、魁北克的扫描系列）证明与发生器产品等效。产能也有限：一种估算说大约要160台回旋加速器才能匹配一座大型反应堆（这是二手说法）。上游也有个隐蔽的集中点：富集钼-100靶料本身昂贵、供应有限，回旋路线只是把"反应堆依赖"换成了"富集钼依赖"。主流文献的结论是"互补而非替代"——回旋适合区域自给和应急，反应堆适合规模化集中供应。

另一个"去反应堆化"路线是SHINE。它严格说不是反应堆，而是一组由加速器"点着的"亚临界装置——通俗讲，靠加速器提供中子、在不会自行持续链式反应的状态下驱动裂变，8套装置加低浓缩铀液体靶。SHINE的Chrysalis设施在威斯康星州Janesville，2027年商业化产钼-99，满产号称每年2000万剂，公司口径是全球需求的三分之一到一半。2025年4月拿到美国能源部2.63亿美元条件性贷款。但要给一个经常被媒体写错的点正名：另一家明星私营公司Oklo，2026年8月5日在得州实现了Groves同位素试验堆首次临界——但它规划产的是锕-225、镱-176等，不含钼-99。别把它算进钼-99新产能清单。

如果说钼-99的危机是"旧伤复发"，那锕-225的危机是"当下的火"。

锕-225是靶向α核素治疗的当家核素，半衰期9.9天，一次完整级联发射4颗α粒子，是"精确制导的细胞杀手"。但它的全球年供应长期不足5居里（按可稳定获得的年度口径计）。美国橡树岭国家实验室（ORNL）从钍-229母体"挤奶"，近年年收获约33GBq（约0.9居里）。而全球钍-229存量只有约45克，来自ORNL的铀-233库存，预计2028年耗尽。按每名患者全程约20-60兆贝可的剂量算，这0.9居里一年约够治疗550到1650个患者，取中值也就是大约1000人。2024年，BMS旗下的RayzeBio因为拿不到锕-225，被迫暂停一项III期临床试验——这是供应链危机直接砸停临床的罕见标志性事件。

各路产能正在扑火。德国的Eckert & Ziegler（E&Z）2024年12月2日宣布在捷克Řež的设施启动锕-225生产，用回旋加速器轰镭-226靶，把镭变成锕。注意：2024年只是"启动生产+开始GMP验证"，符合药品生产规范（GMP）的产品已经推迟到2026年——所以"E&Z Ac-225 GMP(2024)"这个说法只说对了一半。E&Z 2026年6月还跟中国东诚药业在常州金坛开了合资公司"齐康医疗科技"，二期要建成中国第一个商业化锕-225生产基地。美国的TerraPower Isotopes砸了4.5亿美元在费城建cGMP工厂，2029年投产。美国的洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）也在用高能质子散裂产锕-225，单次运行能出一两居里——但它目前是间歇性的研究级产能，尚未计入"全球年供应"的商业口径，所以不改变"年供应不足5居里"的图景。比利时PanTera（IBA和SCK-CEN孵化的）走双轨：短期用钍-229发生器年产2居里，长期用光核路线年产超100居里，2024年9月融了9300万欧元。

中国的入场是另一条线索——而且它的位置比多数人以为的靠前。

先说反应堆侧。2024年6月，中国原子能科学研究院（CIAE）和秦山核电用商用CANDU重水堆辐照自研低浓铀靶件，生产出核纯度99%的医用裂变钼-99样品——这是世界上第一次用商用动力堆做出裂变钼-99。2025年9月，中核集团宣布打通"高丰度钼-98富集（93%）→高通量工程试验堆HFETR辐照→凝胶型钼锝发生器"全链条——凝胶型发生器是锝-99m发生器的一种（把钼吸附在凝胶颗粒里，用生理盐水洗出锝），活度从1.5居里提到4.5居里，产率提升3倍。中国核动力研究设计院在四川夹江建全球功率最高的溶液型医用同位素试验堆（200千瓦，硝酸铀酰溶液既是燃料又是靶料），2027年投产，设计年产10万居里钼-99加2万居里碘-131。

再说α核素。这里有个必须更正的机构归属：中国散裂中子源（CSNS）的锕-225工作属于中科院高能物理研究所（IHEP），不是原子能院。2025年7月，徐殿斗团队用强流直线加速器额外束流辐照叠层钍靶，国际上首次实现锕-225、镭-223、铅-212/铋-212三种α核素单批次毫居里级同时提取，核纯度大于99%。中心主任王生披露正在建300MeV、100kW专用α生产线，建成后目标百居里级/年——按每剂次约10兆贝可算，这个量级对应约三四十万到上百万剂次，取决于具体核素与剂量方案。2026年3月28日，CSNS与中国同辐原子高科签约。署名论文锚点是Jiang Bing等人2025年发表在Nuclear Science and Techniques上的钍-232质子反应截面测量。注意两个媒体常错的点：CSNS提取的是镭-223不是镭-225；机构是高能所不是原子能院。

回旋侧，四川玖谊源（依托中国工程物理研究院流体物理研究所）2021年投用第一台11MeV国产医用回旋加速器，2023年12月首次出口肯尼亚，2026年6月推出100%自主知识产权的30MeV"玖源-30TP"（可产锕-225、砹-211），已售40多台。中国原子能科学研究院2026年4月出束国内首台10MeV超紧凑医用回旋（占地1.4米见方）。中科院近物所的IP-SAFE平台走强流超导直线加速器产α核素路线，2026年2月主体安装完成。

政策的力度也罕见。2021年6月24日，国家原子能机构等八部门发布中国首个《医用同位素中长期发展规划（2021-2035年）》，要求2025年启动建设1到2座专用生产堆、2035年三级医院核医学科"一县一科"。四川省提出2027年实现10种以上主要医用同位素国产化、2030年建成全球最大生产基地。中国核药市场据行业协会估计2025年约93亿元、2030年约260亿元。

中国的差距同样真实。裂变钼-99目前只是"关键技术掌握"，量产要等夹江溶液型堆2027年建成；α核素从毫居里到百居里还差大约5个数量级；成都纽瑞特那台30MeV回旋是IBA进口设备，真空室和射频源还没国产化；秦山裂变钼-99和CSNS共提目前都只有机构通稿，还没有同行评议论文——含金量有待peer review检验。

现在把镜头拉回那个结构性矛盾。NEA的模型说2025到2027年名义产能充足（见其2023年报告NEA/NDC/R(2023)1），现实却是单点故障即短缺——HFR一台机停了，全世界就缺货。三场危机（2009、2022、2024）背后是同一个诊断：反应堆辐照定价低于成本、加工商锁死下游、备用产能没人付费。HLG-MR定下六项政策原则——全成本回收定价、付费停机备用产能、政府营造合理市场、支持HEU转LEU、国际合作、定期供应链审查——落实得参差不齐。2023年10月NEA在巴黎开的国际研讨会（200多位专家）说得更直白：全球钼-99几乎全部依赖少数运行超过60年的老旧研究堆，现有供应链"威胁供应安全与可获得性"。NEA随后成立了继任专家组EG-MR（2025年9月到2027年12月），把目光转向锕-225、镥-177、砹-211这些治疗性核素——它们正面临和钼-99一样的结构性短缺，而且更尖锐。

回到开头那句"一克的救命核素"。全球钍-229存量45克，是锕-225——这个有望治疗前列腺癌、神经内分泌肿瘤等多种癌症的核素——最稳定的来源。45克听着不少，但每年从中只能挤约0.7居里锕-225，够治疗大约1000个患者。全球的临床管线在等它，一家药企已经因为缺货暂停了试验。新产能——E&Z、TerraPower、PanTera、CSNS、IP-SAFE——都在抢时间，希望在2028年钍-229耗尽之前接棒。这跟钼-99的故事是同一个母题：极端的源头集中、市场失灵、政策补位、新玩家涌入。区别在于，α核素时代的新玩家里，中国罕见地同时布局了反应堆、散裂源、直线加速器和国产回旋四类技术——虽然量产和产能数量级都还没追上。问题是，2027年夹江的溶液堆、CSNS的百居里产线，能不能像PALLAS接棒HFR那样，在旧产能退役和钍-229耗尽之前，把"一克的救命核素"变成"够用的救命核素"。

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