"碳-14輻照生產(chǎn)目標(biāo)開始堆積."4月20日13時48分，在命令下，碳-14目標(biāo)成功從秦山核電重水堆機(jī)組卸下。

在目標(biāo)堆積的現(xiàn)場，秦山核電正高級工程師樊申，與項(xiàng)目斗爭了五年，并沒有表現(xiàn)出太多的興奮。他直言不諱地對記者說:“同樣的操作已經(jīng)重復(fù)了幾百次，我們對目標(biāo)堆積有絕對的信心和信心?！?/p>

充滿信心的背后，是秦山核電從無到有打破碳-14海外同位素生產(chǎn)壟斷的途徑。到目前為止，中國首次利用核電商用堆批量生產(chǎn)碳-14同位素，實(shí)現(xiàn)碳-14供應(yīng)的全面產(chǎn)業(yè)化。多年來，碳-14同位素高度依賴進(jìn)口已經(jīng)成為歷史。

同位素碳-14與我們的日常生活有什么關(guān)系？碳-14堆有什么意義？秦山核電如何在碳-14生產(chǎn)過程中有效維護(hù)安全？近日，記者跟隨中國核工業(yè)集團(tuán)有限公司(以下簡稱中國核工業(yè)集團(tuán))媒體銀行，探索秦山核電成功商業(yè)批量生產(chǎn)碳-14同位素的軌跡，從“零”開始研發(fā)。

種下“健康中國”種子

幽門螺桿菌檢測和核電廠，兩者看似無關(guān)緊要，卻在同一元素——“碳-14”上匯交易點(diǎn)。

服用碳-14尿素膠囊，靜坐25分鐘后，用力吸氣，然后在集氣卡中吐出。在呼吸和呼吸之間，患者可以通過檢查結(jié)果及時發(fā)現(xiàn)是否感染幽門螺桿菌。碳-14呼氣試驗(yàn)作為一種有效、方便、微創(chuàng)的幽門螺桿菌檢測方法，是一種常見的醫(yī)院檢查項(xiàng)目。

眾所周知，這一常規(guī)呼氣試驗(yàn)的體檢項(xiàng)目與核反應(yīng)堆密切相關(guān)。

在現(xiàn)代工業(yè)中，碳-14的生產(chǎn)主要是由核反應(yīng)堆中的中子輻照或高能加速器產(chǎn)生的中子束與含氮物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。這一次，秦山核電依托其重水堆機(jī)組生產(chǎn)碳-14。研究人員在核電機(jī)組堆芯中安裝了專門開發(fā)的含氮元素靶件。氮在反應(yīng)堆中發(fā)生核反應(yīng)，吸收一個中子，釋放一個質(zhì)子，形成六個質(zhì)子和八個中子的新元素。這就是‘碳-14’?！狈晗蛴浾呓榻B了碳-14的制備原理。

目前，我國幽門螺桿菌檢測每年需求超過3000人。碳-14同位素的應(yīng)用不僅在醫(yī)學(xué)上，在農(nóng)業(yè)、化學(xué)、生物等領(lǐng)域也有所延伸，包括β輻射環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，化學(xué)變化動力學(xué)等。

雖然科研需求和醫(yī)療市場巨大，但碳-14的供應(yīng)一度受到人們的約束?！按饲?，中國幾乎所有的碳-14供應(yīng)都依賴進(jìn)口，價格昂貴，供應(yīng)難以保證。供應(yīng)短缺嚴(yán)重制約了下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。迫切需要實(shí)現(xiàn)放射性藥物的產(chǎn)業(yè)化和醫(yī)用同位素的獨(dú)立穩(wěn)定供應(yīng)。還有很長的路要走?！鼻厣胶穗娍偨?jīng)理尚憲和說。

“健康中國”戰(zhàn)略畫為醫(yī)用同位素產(chǎn)業(yè)化路面指導(dǎo)明確方向。2021年6月，國家原子能機(jī)構(gòu)、科技部、生態(tài)環(huán)境部等8個部門聯(lián)合發(fā)布了《醫(yī)用同位素中長期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》，吹響了建立穩(wěn)定獨(dú)立的醫(yī)用同位素供應(yīng)保障體系、促進(jìn)醫(yī)用同位素技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的號角。

"碳-14的生產(chǎn)應(yīng)用是一條長長的鏈條，秦山核電在其中的作用是播種者，通過生產(chǎn)目標(biāo)將‘種子’轉(zhuǎn)化為‘小麥’。中核秦山同位素有限公司負(fù)責(zé)將目標(biāo)對象中的碳-14轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的碳酸鋇化合物，即將‘小麥’碾成‘面粉’。制藥公司就像一個面包車間，把‘面粉’做成‘面包’。最終，醫(yī)院將‘面包’送給顧客，將同位素產(chǎn)品用于病人?！鼻厣胶穗婞h群工作處處長李旭寧向記者解釋說，“沒有穩(wěn)定的‘小麥’供應(yīng)，就很難建立穩(wěn)定的醫(yī)療同位素產(chǎn)業(yè)鏈?！?/p>

秦山核電決定做播種“小麥”的人。2019年，秦山核電與上海核工院、中國核電北方等單位合作，啟動碳-14同位素自主研發(fā)生產(chǎn)項(xiàng)目的可行性論證。2020年12月，該項(xiàng)目正式啟動，一場摸著石頭過河的探索開始了。

從0到1“啃”硬骨頭

與目前主要依靠研究堆生產(chǎn)碳-14的方法相比，秦山核電已經(jīng)將碳-14的生產(chǎn)設(shè)備視為中國唯一的兩個商用重水堆，這也是國際上第一次使用商用堆批量輻照生產(chǎn)碳-14。

“重水堆機(jī)組的中子通量是壓水堆的6-7倍，重水堆機(jī)組的同位素產(chǎn)量可以在相同的時間內(nèi)達(dá)到壓水堆的6-7倍，這是一個無與倫比的優(yōu)勢?！狈旮嬖V記者:“同時，重水堆機(jī)組長期保持大功率穩(wěn)定運(yùn)行，可靠性高，低溫常壓慢化劑提供足夠的輻照空間?？湛诪樵诰€輻照設(shè)備提供安裝條件，不斷堆放和更換材料提供靈活的輻照條件。”

但是利用商業(yè)重水堆輻照生產(chǎn)碳-14，是一個從未有過國內(nèi)外R&D團(tuán)隊(duì)參與的“無人區(qū)”。

“商用核電機(jī)組輻照生產(chǎn)碳-14同位素技術(shù)處于技術(shù)領(lǐng)先地位，這意味著我們幾乎沒有學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，需要從‘零’開始，謹(jǐn)慎。秦山核電專項(xiàng)工程辦公室高級主任工程師李厚文向記者強(qiáng)調(diào)，從前期工作設(shè)計(jì)、生產(chǎn)方案論證、過程控制到后續(xù)科技創(chuàng)新，堅(jiān)決保障‘核安全絕無一失’是一切工作的前提。

秦山核電在推進(jìn)碳-14輻照生產(chǎn)的同時，沒有落下-177。、鍶-89、醫(yī)用短壽命同位素的生產(chǎn)，如90，需要在反應(yīng)堆大功率運(yùn)行時開發(fā)一套可以裝卸靶件的設(shè)備。同位素生產(chǎn)裝置安裝階段，“嚴(yán)謹(jǐn)、謹(jǐn)慎、細(xì)致、真實(shí)”的工作態(tài)度有了清晰具體的畫像。

為了確保目標(biāo)順利進(jìn)出堆芯，驗(yàn)證堆頂輻照同位素生產(chǎn)裝置的安全性測試次數(shù)是多少？

對于秦山核電副總工程師、專項(xiàng)工程部主任李世生來說，問題的答案是以千次為計(jì)量單位。“我們連續(xù)1200次在其中一個通道進(jìn)行測試，連續(xù)1000次在另一個通道進(jìn)行測試，期間不能出現(xiàn)任何故障。一旦失敗，一切都會重新開始?！?/p>

李世生將同位素生產(chǎn)裝置保護(hù)套管的安裝過程比作“螺絲”，他說：“反應(yīng)堆上方的安全操作平臺與反應(yīng)堆底部的距離為13米。能否想象一個6米長的‘螺絲’，在離操作平臺下方13米處的螺絲孔上精確‘螺絲’的難度？在操作過程中，要克服反應(yīng)堆內(nèi)核燃料和重水的液體障礙，禁止與管壁發(fā)生碰撞，確保螺桿與底部定位件之間的誤差不超過一毫米。另外，操作平臺以下的地方看不見、摸不著，所有設(shè)備的安裝測量都處于‘盲裝’狀態(tài)?！?/p>

中核集團(tuán)首席技師何少華和他的工作室團(tuán)隊(duì)，從0到1“啃”了這塊硬骨頭。何少華憑借精湛的工作能力和豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，在短時間內(nèi)獨(dú)立開發(fā)設(shè)計(jì)了一套由工裝平臺和智能數(shù)字系統(tǒng)組成的工具，專門用于現(xiàn)場勘察。無數(shù)次模擬演練在此期間一遍又一遍地上演，從前期對VP1觀察孔的現(xiàn)場勘察，到保護(hù)套管的研發(fā)設(shè)計(jì)，再到套管和生產(chǎn)通道的安裝。在項(xiàng)目的最終實(shí)施過程中，風(fēng)險防控、質(zhì)量控制、進(jìn)展都符合管理的預(yù)期。

經(jīng)常發(fā)生在秦山，把“不可能”變成“可能”。孟智良、牟小川、胡威在秦山核電專項(xiàng)工程辦公室和堆芯燃料辦公室，完全依靠核電廠自身的技術(shù)力量，對碳-14靶件堆放后的新堆芯布局進(jìn)行了756次堆芯功率、老化堆芯CCP等一系列計(jì)算，最終驗(yàn)證了靶件堆放不會影響反應(yīng)堆安全；在進(jìn)行核安全審查時，項(xiàng)目組樊申、趙曉玲每天工作到凌晨，與設(shè)計(jì)師一起工作。從國內(nèi)外多份文獻(xiàn)中尋找支撐材料，最后用詳細(xì)的輻照方案報告成熟度，說明靶件堆放的安全性和成熟性...

最后，2024年4月20日13時48分，秦山核電同位素項(xiàng)目R&D部門見證了目標(biāo)現(xiàn)場堆放，同位素輻照生產(chǎn)裝置也完成了各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，設(shè)置在秦山核電2號重水堆機(jī)組上。一個關(guān)于“健康中國”的想法，歷時五年，終于從原來的設(shè)計(jì)圖紙變成了現(xiàn)實(shí)。

“強(qiáng)核報國，為民謀?！钡某跣膹奈锤淖?。“未來，我們將積極推動同位素應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，進(jìn)一步建立健全產(chǎn)學(xué)研合作的R&D體系，推動和牽引下游醫(yī)療企業(yè)高科技核藥和核醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的R&D。將中國核電發(fā)源地秦山核電打造成為同位素自主供應(yīng)、核產(chǎn)業(yè)醫(yī)療產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的起點(diǎn)，為健康中國、滿足人民日益增長的美好生活做出新的貢獻(xiàn)。”尚憲和說。

碳-14同位素小常識

什么叫碳-14？

碳-14是碳元素的一種放射性同位素。我們通常稱之為“碳”，如常見的石墨、裸鉆等。，一般指碳-12，包括6個質(zhì)子和6個中子，而碳-14的原子核中含有6個質(zhì)子和8個中子，不同于常見的穩(wěn)定同位素碳-12和碳-13。

作為示蹤劑，碳-14具有方法簡單、易于跟蹤、毒性小、準(zhǔn)確性高、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，在研究物質(zhì)分布、揭示反應(yīng)機(jī)制、澄清轉(zhuǎn)移過程、診斷醫(yī)學(xué)疾病等方面發(fā)揮著重要作用，已廣泛應(yīng)用于疾病診斷、新藥開發(fā)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域。

碳-14的應(yīng)用是什么？

碳-14廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究中，包括：

在醫(yī)學(xué)診斷方面，應(yīng)用于幽門螺桿菌檢測、藥代動力學(xué)研究。

在環(huán)境監(jiān)測方面，用于測量PM10等空氣中的顆粒濃度、PM2.5。

在科學(xué)研究方面，在農(nóng)業(yè)、化學(xué)、生物等領(lǐng)域作為示蹤劑，用于研究藥物代動力學(xué)、化學(xué)變化動力學(xué)、農(nóng)藥殘留等。

碳-14呼氣試驗(yàn)是什么？

碳-14呼氣試驗(yàn)是一種診斷幽門螺桿菌感染的方法。

根據(jù)幽門螺桿菌在胃組織粘膜中產(chǎn)生的尿素酶，實(shí)驗(yàn)原理可將被碳-14標(biāo)記的尿素分解為氨和含碳-14的二氧化碳。

通過對含有碳-14標(biāo)記的二氧化碳進(jìn)行收集和測量，可以判斷是否有幽門螺桿菌感染，從而維持人們的胃部健康。

原題：“你做過幽門螺桿菌檢測，竟與核電廠有關(guān)，因?yàn)椤疤?14”

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