shaonianabin打破国际垄断，我国首批量产碳-14同位素将带来什么？

shaonianabin本文转自：嘉兴日报

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shaonianabin首批商用堆碳-14靶件出堆见证仪式现场。图片由秦山核电提供

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shaonianabin扫一扫一图读懂碳-14的前世今生

shaonianabin■记者朱鑫通讯员徐张赢吕铭漫画吴依昀

shaonianabin“碳-14辐照生产靶件成功出堆！”4月20日13时48分，经过两年的堆芯辐照后，第一根碳-14靶件从秦山核电重水堆机组中成功出堆。

“这是我国首次实现核电商用堆批量生产碳-14同位素，预计我们每年可以生产150居里的碳-14同位素，完全可以满足国内市场需求。”秦山核电总经理尚宪和现场宣布，至此，中国彻底破解了国内碳-14同位素依赖进口的难题，实现该同位素的全面国产化。

一时间，这条振奋人心的消息引发国内外关注，一些国家希望能从中国进口碳-14，以解燃眉之急。“中国与沙特在核医学领域一直有着良好合作，中国批量化生产的碳-14，有望让我国的供应更加稳定，也有助于两国创造新的合作机会。”沙特阿拉伯核与辐射监管委员会成员易卜拉欣说。

说起来，碳-14对于公众也算是“熟悉的陌生人”。众所周知，它是考古断*的一大依据，但它又凭啥能吸引全国关注？碳-14又有哪些应用？它和我们的生活又有什么关系？记者带你一“碳”究竟？

实现关键突破成果与你我息息相关

碳，可以说是最常见的元素，质地柔软的石墨、坚硬的钻石、铅笔的笔芯等都由碳组成。但它们都是自然界中存在的碳，从微观层面看，它们都是“碳-12”，原子核内有6个质子、6个中子。碳-14，则是碳-12的同位素兄弟，同样有6个质子，却有8个中子。它们的化学X质相同，但原子核特X不同，比如“碳-12”很稳定，而“碳-14”则具有放射X。

正因其放射X，我们便可利用碳-14进行标记和检测，它被广泛应用于农业、化学、医学、生物学等领域，是幽门螺杆菌检测、X*动力学研究、β射线环境监测的首选示踪剂。

其中，最为人熟知的产品便是诊断幽门螺杆菌感染的呼气试验X盒。一支吹气管、一小瓶紫红.se的X水、一台占据不到半个桌面的仪器、半个小时的时间……借助同位素碳-14，仅通过简单的呼气，就可以完成一次幽门螺杆菌的诊断。

深圳市中核海得威生物科技有限公司是全国碳-14尿素呼气试验X盒的最大供应商，据该公司前副总经理沈桂富测算，全国一年使用量超过5000万人份。

去年发布的《中国幽门螺杆菌感染防控》白皮书显示，我国幽门螺杆菌人群感染率近50%，不同人群感染率在35.4%至66.4%之间。

世界卫生组织曾把幽门螺杆菌定为引起胃癌的头号致病因子，随着预防工作的推进，碳-14实验还将有更大普及空间。正如国家八部委联合发布的《医用同位素中长期发展规划（2021-2035年）》预测，至2035年，国内碳-14医用需求将激增4.6倍。

同时，碳-14在农业、X学等领域的作用也不能忽视。在农X中加入碳-14，后期通过检测农作物上“碳-14”的含量，就可判断出农X的残留量，与食品安全息息相关；在X物研发上，绝大部分新型X物研发都必须经过碳-14X*动力学分析。这意味着，碳-14一旦断供会影响整个基础医学研究。

然而，这类医用同位素生产的核心技术长期被加拿大、俄罗斯等国家垄断，供应很不稳定。“几乎全部依赖进口，目前价格已超过40万元每居里，近两年翻了一倍不止。”沈桂富告诉记者，所以自主生产、原材料稳定供应，是实现国产化带来的最大好处。

三十载摸索走出自主化生产之路

那么，如此关键的碳-14，又是如何生产出来的呢？

两年前，技术人员将含有氮元素的靶件送入堆芯，氮元素的原子中有7个质子，7个中子。氮在反应堆中发生核反应，会吸收一个中子，释放一个质子。形成一个有6个质子、8个中子的新元素，这就是碳-14。

国际公认，重水堆最适合生产同位素，而全国仅有的两台商用重水堆机组就在秦山核电。“当核电机组运行时，堆芯内会产生大量的中子，我们把含有氮元素的靶件放在堆芯里，这时靶件中的氮原子会与中子发生核反应，碳-14就可以持续产生。”浙江大学教授、核科学技术研究中心主任张少泓介绍，而重水堆中子通量高，就是中子特别多，与一般的压水堆相比，是压水堆的5至6倍，这样辐照相同的时间，产量也是压水堆的5至6倍。

此前，我国曾采用过用于实验研究的小型反应堆来生产碳-14，但是由于产量小、生产不连续，无法形成稳定的供应。而使用商用核电机组，不仅产量稳定，而且更具经济X。

然而，利用商用重水堆生产同位素的技术，一直被国外垄断。“最早是想从外方引进技术，自1995年开始引进重水堆项目，就进行了多次技术谈判，但每一次都止步于外方苛刻的条件。”在中国核电首席专家李厚文的回忆中，秦山是被“逼上梁山”，只有自主研发一条路。

商用堆生产同位素，这一路走来绝非坦途。“不仅要突破技术壁垒，还要突破管理壁垒。”尚宪和告诉记者：“核电厂是一个动力堆，跨领域开展同位素生产碳-14，需要了解用户需求，从靶件到核X这是一个非常长的产业链条，可谓‘万水千山’；另外，国家对于反应堆安全高度重视，开展这项工作就要充分评估，才能取得国家核安全局的辐照许可，这一关也可谓‘千难万险’。”

2019年，由秦山核电技术骨干组成的专项组，联合上海核工院、中核北方等单位历时5年开展碳-14同位素自主研发生产，直至今年完成出堆。“我们进行了大量的方案论证、技术实验，仅针对最核心的堆芯就开展了大量技术改进，并对新布置依次展开了756种功率分布计算。”专项组成员、秦山核电高级工程师樊申说。

据测算，我国目前碳-14年进口量在100居里左右，而本次出堆有150居里，在海盐处理后将于今年年底向市场供货。实现碳-14医用同位素自主供应，利国、利民、利企。在秦山核电人看来，这就是他们自主创新、屡屡选择“破壁”的原动力。“秦山是‘中国核电从这里起步’的地方，不管多难，我们都有勇气‘起步’！”尚宪和说。

应用空间巨大原材料为产业撑腰

“一个产业的发展，最开始的原材料非常关键，特别是同位素这种稀缺材料，相当于筑巢引凤，会推动产业链的加速形成。”中核秦山同位素生产基地项目总监郝志杰说。

浙江爱索拓标记医X科技有限公司是位于海盐县秦山街道的一家创新企业，主要生产碳-14标记物，用于X*动力学研究。得知碳-14供应即将全面国产化，公司爽快接下一笔德国订单。“以前不敢接，现在有了原料保障，明年争取突破亿元产值。”公司总经理杨征敏信心十足。

在碳-14靶件出堆的同时，秦山核电还在安装一套自主研发的同位素连续生产装置，之后可批量化生产镥-177、锶-89、钇-90等。核技术应用（同位素）产业是国家战略X新兴产业，科技含量高、附加值大、成长X强，具有万亿级的市场潜力和巨大的社会价值。

近年来，海盐充分发挥秦山核电资源优势，已引进瑞士诺华等23个项目，项目总投资额超60亿元，并联合秦山核电打造核技术应用（同位素）产业园，目标是成为全国最大的医用同位素生产基地。

“发挥同位素生产这个独一无二的优势，海盐正乘势而起。接下去，我们还将全力加快同位素产业园建设进度，谋划、完善产业发展基金、专项扶持政策等，为企业落户做好各项保障。”海盐县相关负责人说道。

就像40多年前的第一缕核电，秦山一小步，中国一大步，碳-14的批量化国产之所以引人关注，正是因为它突破了垄断，将真真切切造福于国人的健康、科技的进步。

碳-14，并不仅仅是微观层面的一种同位素，还是新质生产力的真正体现。科技人员的攻坚克难、创新产业的从无到有、保障体系的从弱到强，我们可以期待，它未来将带来一系列关联技术创新和迭*升级。

“碳-14批量化生产意义重大，进一步彰显了商用重水堆生产同位素的优势，让‘大国重器’中的新质生产力造福民生福祉。从全球看，随着重水堆产能释放和产业链完善，我国在同位素领域有望实现赶超。”张少泓评价说。

这是秦山核电在自主创新路上不断前行的一大步，也是核技术造福于民的一大步。期望我们可以看到更多创新者，以“板凳要坐十年甚至五十年冷”的定力和决心，交织出全新的“火力”，突破更多垄断。

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