一、学科概况

    放射化学是化学学科的重要分支学科，也是核科学与技术学科的支撑学科。放射化学学科主要研究放射性元素及其衰变产物的化学性质，研究与放射性物质变化及其规律相关的化学问题。20世纪初期，原子核裂变规律的总结、反应堆及加速器的建造，加速了放射化学学科的产生及发展，并使放射化学的研究内容不断地拓展和充实。20世纪40年代之后，随着核武器、核电站、核动力装置（核潜艇、核动力航母）的相继问世，产生了核燃料的生产和回收、乏燃料中裂变产物的分离、纯化、处置等实际需求和一系列重要科学问题，使放射化学的重要性进一步增强。进入21世纪，放射化学更是在科学研究、先进制造、国防军事、航空航天、能源动力、生命健康等领域中得到了广泛应用。放射化学的广泛应用，反过来又极大地丰富了放射化学的研究领域。目前，放射化学已经发展成为一门具有独特研究方法和重要存在价值的特殊学科。

    本学科培养具有家国情怀、社会责任心和求实进取精神，养成严谨求实的科学态度与作风，具备坚实宽广的理论基础和系统深入的专业知识，掌握科学研究的基本方法与逻辑，拥有分析与解决问题能力、理论与实践结合能力的研究性或应用性专业人才。

    本学科培养的硕士要求了解放射化学的发展历史、现状及所在研究方向的学术动态和发展趋势；具有坚实的化学理论基础和原子核物理基础知识，掌握放射化学研究的实验或理论计算方法；初步具备独立分析和解决本学科及相关学科专业问题的能力；能承担相关院校、科研院所及高科技企业的教学、研究及开发与管理工作。

    本学科培养的博士要求具有坚实的化学理论基础和系统的放射化学专业知识，熟练掌握放射化学研究的实验或理论计算方法；具有严谨求实的科学态度和科学作风，并能对某些重要的前沿课题独立开展富有创造性的实验或理论研究工作；熟练地掌握一门外语，熟练使用现代科技手段快速获取中外文科研信息，能使用外语进行学术交流和科技论文撰写；能在本学科及相关领域胜任高等学校、科研院所及高科技企业的教学、科学研究及开发与管理工作。

二、学科点研究方向

研究方向1．核燃料循环化学

    导师团队：吴王锁（教授 博导）、严则义（教授 博导）、郭治军（教授 博导）、陈愫文（教授 博导）、沈颖林（教授 博导）、潘多强（青年教授 博导）、Pavle Mocilac（教授 博导）、吴非(青年研究员 硕导)、胡佩卓（副教授 硕导）、钱丽娟（副教授 硕导）、张红霞（副教授 硕导）、钱丽娟（副教授 硕导）、王寅（副教授 硕导）、陈宗元（副教授 硕导）、靳强（副教授 硕导）、刘伟（助理研究员）

    核燃料循环化学围绕核能可持续发展国家重大需求，针对核燃料循环中的实际需求，研究与锕系元素和裂变产物有关的基础科学问题。具体的研究内容：包括锕系元素配位化学，海水提铀研究，镧、锕分离研究，裂变产物分离研究，工业含铀废水处理研究、超铀元素分离研究，锕系元素分离的新型萃取剂的设计与合成研究，离子液体在锕系及裂片元素分离中的应用研究等。近年来，团队取得了若干创新成果，除了获批一系列发明专利，成果还发表在Inorganic Chemistry，Chemical Engineering Journal等著名期刊上。成果举例如下：

    1.镧锕分离化学研究。我们在综合分析锕系元素萃取分离研究现状的基础上，筛选合成了有机磷、有机酰胺类疏水性萃取剂，这类萃取剂以O原子与镧系离子配位，可以选择性地将镧系元素萃取到有机相中；在借鉴有机合成方法学的新成果的基础上，我们以含氮的杂环为母体，创制了一系列新颖的、亲水的含N杂环类配体，这类配体在水溶液中可以选择性地与三价锕系离子配位；将上述两类配体结合起来，我们实现了三价镧锕系元素的高效分离。

    2.海水提铀研究。针对目前海水提铀材料所面临的多重困境，通过对提铀材料结构的调控优化其对铀酰离子的选择性，形成了高效海水提铀材料的功能一体化设计方法；发展了具备铀酰离子特异选择性吸附、高吸附容量、快吸附速率、抗生物粘附、低能耗等性能优异的新型海水提铀材料。

    3.离子液体对锕系及裂片元素的分离研究。离子液体具有独特的性质，已广泛用于化学各个领域。我们创制了一系列新型功能化离子液体，研究了其与铀、钚、镎、裂片元素（锝和碘）的作用机理，并将其用于高放废液或其它放射性废液中钚、镎、裂片元素的高选择性分离，为有关的乏燃料后处理和放射性废液处理工艺，提供了科学依据。

    4.膜分离研究。膜分离是一种清洁、高效、经济的分离方法，但无法对大小相近，性质相似的多离子体系进行过滤分离。我们通过重离子辐照、阳离子掺杂等措施调控膜材料表面及膜层间孔的数量、尺寸和形貌，同时对孔上的配位基团进行精准的功能性化学修饰，获得高选择性类细胞膜的超级过滤膜和可控膜层尺寸的过滤膜，利用其孔径大小对水溶液中的无机离子进行选择性分离。同时自主设计和组装了渗透过滤装置并开展了渗透实验，实现了多种离子的分离。

    5.计算化学研究。针对核燃料循环中的关键科学问题，通过第一性原理、分子动力学、半经验性模拟相结合的多尺度模拟方法，研究核燃料循环中不同时间、空间尺度下的物理化学过程，探究现象背后的机理，进行所需材料的理论筛选，指导新材料的设计，为我国能源安全与“双碳战略”做出贡献。通过对乏燃料后处理中的物理化学过程的研究，厘清所用材料（萃取剂、稀释剂、吸附剂等）的结构对其性能影响的构效关系，以此指导新材料的合成与新的处理方法的设计。此外，对核燃料生产过程中所涉及的锕系化学反应进行理论研究，探究其反应机理，以指导优化现有生产工艺、流程。

研究方向2. 环境放射化学

    导师团队：吴王锁 (教授 博导)、郭治军 (教授 博导)、潘多强(青年教授 博导)、吴非(青年研究员 硕导)、陈宗元 (副教授 硕导)、徐真 (副教授 硕导)、靳强 (副教授 硕导)、牛智伟（高级工程师）。

    环境放射化学围绕放射性废物安全处置的国家需求，研究放射性核素的吸附-解吸、扩散、迁移等过程中的基础科学问题。具体研究内容包括：关键放射性核素的吸附和解吸研究，关键放射性核素的扩散和弥散行为研究，放射性核素的表面配位模型和迁移模型研究，放射性胶体的相互作用研究，放射性去污材料研究，放射性废物固化材料研究，环境放射性污染修复技术研究等。近年来，团队取得了若干创新成果；除了获批一系列发明专利，成果还发表在Water Research，Chemical Engineering Journal等著名期刊上。成果举例如下：

    1.关键放射核素的吸附机理及吸附模型研究。采用静态实验、光谱学分析和理论计算相结合的方法，我们研究了关键放射性核素在典型环境介质上的吸附作用，阐明了吸附机理，建立了新的吸附建模思路，构建了我国不同地区粘土的吸附模型。研究成果为预测处置条件下放射性核素的迁移行为奠定了基础，对我国放射性废物管理和处置具有重要意义。

    2.放射性胶体的形成及稳定性研究。放射性核素在环境中会生成不同的“真”胶体和“假”胶体，从而改变放射性核素的迁移行为。我们系统研究了放射性核素与金属氧化物、黏土矿物、腐殖质等形成的“假胶体”的稳定性，研究了放射性核素硅酸盐、水解产物等“真”胶体的形成过程及特性，阐明了不同放射性胶体的相互作用。所得研究成果对于全面理解放射性核素环境行为具有重要意义，为放射性废物处置库的设计和安全评价提供了部分科学依据。

    3.放射性核素与胶体的共运移行为研究。我们研制了多孔介质、裂隙岩体等运移实验装置，系统研究了放射性核素与胶体的共运移行为，首次发现并阐明了胶体可能阻碍高浓度放射性核素迁移的现象及其机理，构建了胶体与放射性核素的运移模型。研究成果为我国高放废物处置库的安全评价提供了重要的基础数据与参考模型。

    4.抗冲蚀缓冲材料研究。针对高放废物处置库缓冲材料膨润土因易被地下水侵蚀、以胶体形态流失而破坏处置库安全性的难题，我们研究了无机胶体间的相互作用及其机理，提出通过添加剂增强胶体间静电吸引作用以改善缓冲材料抗冲蚀性的新思路，通过实验验证了可行性。该研究成果为解决我国高放废物地质处置库缓冲材料的抗冲蚀问题提供了重要方法。

    5.计算化学研究。针对关键放射性核素环境化学行为的关键科学问题，通过第一性原理、分子动力学、半经验性模拟相结合的多尺度模拟方法，研究不同时间、空间尺度下的物理化学过程，探究现象背后的机理，厘清关键放射性核素在矿物表面上的反应机理和微观结构，以指导建立并优化具有明确物理意义的表面配位模型，服务于我国放射性废物处置库的设计和安全评价。

研究方向3. 放射分析化学

    导师团队：侯小琳（教授 博导）、史克亮（教授 博导）、刘同环（副教授 硕导）、何建刚（副教授 硕导）、邢闪（副研究员）

    放射分析化学围绕“双碳”目标和我国核能发展总体战略布局，针对乏燃料后处理、核设施退役、核环境安全、核设施环境辐射监测和评估、放射性性废物处理和处置、放射性污染环境修复、环境放射性安全评估、非核工业中天然放射性物质监测、处理和评估、放射性生态等方面涉及的放射性核素及其形态分析问题开展系统性科学研究。具体研究内容包括：复杂体系中痕量放射性核素及其形态的分离技术和方法；放射性核素测量技术和设备研究；基于质谱测量的难分析放射性核素的快速、准确分析技术研发；放射性核素快速、自动化分离技术和设备研发；锕系元素和主要裂片元素的特效分离材料研制；塑料闪烁体及双功能闪烁树脂研发及在线检测设备研制。近年来，团队取得了若干创新成果，除了获批一系列发明专利，成果还发表在Analytical Chemistry，Chemical Engineering Journal等著名期刊上。成果举例如下：

    1.复杂基体中放射性核素及其形态的分离与分析。针对各种废物和环境样品中痕量放射性核素及其形态分析现状及需求，研究基于选择性吸附、萃取色谱、离子交换色谱、溶剂萃取等技术的核素及其形态分离方法，实现对各种核素的逐级和同时分离，用于对其准确测定。

    2.基于质谱测量的难分析放射性核素的快速、准确分析技术。使用三重四级杆等离子体质谱、高分辨率等离子体质谱，热离子质谱等质谱测量设备，研究质谱测定中谱干扰的消除和抑制技术，研究基体和干扰元素的化学分离去污技术和流程，提高对各种目标放射性核素的回收率、和相应干扰元素的去污；开发各种难分析长寿命放射性核素的快速质谱分析方法。实现对超痕量放射性核素的灵敏、快速和准确测定。联合国内相关具有开展放射分析能力的团队，我们共同开展了与放射性核素分析相关的国家及行业标准的制定。

    3.放射性核素快速、自动化分离技术和设备研发。针对放射性核素快速、自动分离分析需求，我们开展了放射性核素快速、自动化分离技术和设备研发，重点采用流动注射原理研究多核素逐级分离流程和微机控制的自动化分离装置设备，并将其同质谱测量相结合，建立了全自动放射性核素分析技术，服务于我国核能的健康可持续发展。相关技术可实现多样品的同时测量，也可实现批量样品的联合快速分析。

    4.锕系元素和主要裂片元素的特效分离材料研发。针对复杂基体中放射性核素高效分离提取需求，我们研发了耐高酸、大粒径、辐照稳定性强、分离效率高的特效萃取树脂，解决了从高酸介质中分离提取目标放射性核素的难题。另外，针对目前的分析用树脂材料基本都依靠进口，价格昂贵且供货周期长的现状，我们通过树脂材料的研发，突破关键合成技术，有望实现国产化替代。

    5.塑料闪烁体及双功能闪烁树脂研发及在线检测设备研制。针对α和β放射性核素的在线分析需求，我们开展了塑料闪烁体及双功能闪烁树脂研发，实现了目标放射性核素的在线分离富集，结合闪烁探测设备，研制可用于α和β放射性核素的在线检测设备，重点研制分离、分析和检测一体化的塑闪树脂和相关设备，减少核产业相关工艺过程中人工参与放射性分析操作的程度与照射量。

研究方向4．放射性同位素技术及应用

    导师团队：刘斌（教授 博导）、Pavle Mocilac（教授 博导）、田龙龙（青年研究员 硕导）

    放射性同位素技术及应用主要针对同位素技术及其应用方面的国家需求，研究放射性同位素标记化合物的制备、生物效应及其在医学领域的应用。具体研究内容包括：放射性药物研究，医用同位素的制备研究等。近年取得若干创新成果，部分结果获得国家发明专利授权，还有部分成果发表在ACS Nano, Small等期刊上。成果举例如下：

    1.基于肿瘤微环境的放射性核素增效治疗研究。肿瘤微环境的乏氧和肿瘤相关巨噬细胞等降低了肿瘤放疗的效果，造成肿瘤放疗抵抗。我们通过纳米生物技术向肿瘤有效的递送放射性核素，同时通过二氧化锰催化肿瘤原位高浓度的过氧化氢产生氧气；借鉴临床白蛋白紫杉醇纳米药物和双膦酸盐药物制备出具有临床转化潜力的放射性药物，通过调节肿瘤微环境实现了安全有效的放射性核素增效治疗，为临床放射性核素治疗提供基础，相关成国家发明专利已授权。

    2.调节免疫微环境增效肿瘤放射性核素-免疫联合治疗的研究。癌症转移是造成癌症病人死亡的主要原因，放疗的远端效应通过激活免疫系统产生抗肿瘤免疫应答，从而克服癌症转移，但是肿瘤免疫抑制微环境限制了远端效应。我们通过纳米生物技术调节肿瘤免疫微环境，并且将核素治疗与免疫检查点治疗相结合，放大了核素治疗的远端效应，从而有效的克服了癌症转移，为临床治疗癌症转移的病人的提供了新的思路。

    3.可编码的DNA材料在核医学治疗和免疫成像中的研究。DNA核酸分子具有天然的生物相容性以及可编码性，在“精准医疗”中具有巨大的潜力。我们制备了可编码的DNA水凝胶实现肿瘤微环境特异性响应释放免疫佐剂分子，逆转肿瘤免疫抑制微环境，实现了有效的肿瘤放疗以及放射-免疫治疗；制备了肿瘤免疫指标高度特异性的核酸适配体核医学免疫成像探针，快速可视化的实现肿瘤微环境免疫指标的监测，为临床预测癌症免疫治疗的效果提供基础。

    4.肿瘤硼中子俘获治疗与辐射生物效应研究。硼中子俘获治疗为一种二元化肿瘤靶向放射治疗新技术，呈现出选择性杀伤肿瘤细胞而不损伤周围正常细胞的显著优势，其对常规疗法无效的原发性或复发性恶性肿瘤治疗具有巨大应用潜力。我们聚焦硼中子俘获治疗中新型硼药研发需求，制备了肝癌靶向性含硼胶束、多能化含硼二氧化硅纳米药物、COX-2选择性碳硼烷化合物、肿瘤靶向性含硼纳米酶以及脑肿瘤靶向性载硼脂质体等对肿瘤高选择性硼药；实现了硼中子俘获疗法对肝癌、口腔鳞癌、皮肤黑色素瘤和脑胶质瘤的有效治疗。通过硼中子俘获治疗对多种类型肿瘤的辐射生物效应和作用机制研究，为硼中子俘获治疗临床应用和发展奠定了基础，为新型硼药研发提供了新技术，增加了肿瘤硼中子俘获疗法治疗的深度和广度。

    5.头颈部肿瘤精准放射治疗研究。头颈部肿瘤目前已成为危害人类生命健康的主要疾病之一，放射疗法作为头颈部肿瘤治疗“金标准”的一部分，在头颈部肿瘤治疗中占据重要地位。实现头颈部肿瘤精准放射治疗一直是放射治疗中面临的巨大挑战。我们率先系统性开展重离子对口腔颌面部肿瘤细胞作用机理、重离子束口腔颌面部肿瘤辐照深度分布、重离子放射治疗安全性评估及非离子束（纳秒脉冲电场及飞秒激光）、放射增敏剂等协同肿瘤治疗等研究，为重离子束等物理介入技术治疗口腔颌面部肿瘤奠定理论基础和临床应用支持。通过构建头颈部肿瘤能谱CT多参数量化检测模型，连续无损伤评价头颈部肿瘤在重离子放射治疗中的疗效，实现头颈部肿瘤病灶三维尺度影像，促进了核物理学、材料学及口腔医学之间的交叉互补。