你们做过幽门螺杆菌检测，其实和核电厂有关，因为“碳-14”

05-15 02:18

"碳-14辐照生产目标开始堆积."4月20日13时48分，在命令下，碳-14目标成功从秦山核电重水堆机组卸下。

在目标堆积的现场，秦山核电正高级工程师樊申，与项目斗争了五年，并没有表现出太多的兴奋。他直言不讳地对记者说:“同样的操作已经重复了几百次，我们对目标堆积有绝对的信心和信心。”

充满信心的背后，是秦山核电从无到有打破碳-14海外同位素生产垄断的途径。到目前为止，中国首次利用核电商用堆批量生产碳-14同位素，实现碳-14供应的全面产业化。多年来，碳-14同位素高度依赖进口已经成为历史。

同位素碳-14与我们的日常生活有什么关系？碳-14堆有什么意义？秦山核电如何在碳-14生产过程中有效维护安全？近日，记者跟随中国核工业集团有限公司(以下简称中国核工业集团)媒体银行，探索秦山核电成功商业批量生产碳-14同位素的轨迹，从“零”开始研发。

种下“健康中国”种子

幽门螺杆菌检测和核电厂，两者看似无关紧要，却在同一元素——“碳-14”上汇交易点。

服用碳-14尿素胶囊，静坐25分钟后，用力吸气，然后在集气卡中吐出。在呼吸和呼吸之间，患者可以通过检查结果及时发现是否感染幽门螺杆菌。碳-14呼气试验作为一种有效、方便、微创的幽门螺杆菌检测方法，是一种常见的医院检查项目。

众所周知，这一常规呼气试验的体检项目与核反应堆密切相关。

在现代工业中，碳-14的生产主要是由核反应堆中的中子辐照或高能加速器产生的中子束与含氮物质发生反应。这一次，秦山核电依托其重水堆机组生产碳-14。研究人员在核电机组堆芯中安装了专门开发的含氮元素靶件。氮在反应堆中发生核反应，吸收一个中子，释放一个质子，形成六个质子和八个中子的新元素。这就是‘碳-14’。”樊申向记者介绍了碳-14的制备原理。

目前，我国幽门螺杆菌检测每年需求超过3000人。碳-14同位素的应用不仅在医学上，在农业、化学、生物等领域也有所延伸，包括β辐射环境监测系统，化学变化动力学等。

虽然科研需求和医疗市场巨大，但碳-14的供应一度受到人们的约束。“此前，中国几乎所有的碳-14供应都依赖进口，价格昂贵，供应难以保证。供应短缺严重制约了下游产业的发展。迫切需要实现放射性药物的产业化和医用同位素的独立稳定供应。还有很长的路要走。”秦山核电总经理尚宪和说。

“健康中国”战略画为医用同位素产业化路面指导明确方向。2021年6月，国家原子能机构、科技部、生态环境部等8个部门联合发布了《医用同位素中长期发展规划(2021-2035年)》，吹响了建立稳定独立的医用同位素供应保障体系、促进医用同位素技术研发和产业发展的号角。

"碳-14的生产应用是一条长长的链条，秦山核电在其中的作用是播种者，通过生产目标将‘种子’转化为‘小麦’。中核秦山同位素有限公司负责将目标对象中的碳-14转化为稳定的碳酸钡化合物，即将‘小麦’碾成‘面粉’。制药公司就像一个面包车间，把‘面粉’做成‘面包’。最终，医院将‘面包’送给顾客，将同位素产品用于病人。”秦山核电党群工作处处长李旭宁向记者解释说，“没有稳定的‘小麦’供应，就很难建立稳定的医疗同位素产业链。”

秦山核电决定做播种“小麦”的人。2019年，秦山核电与上海核工院、中国核电北方等单位合作，启动碳-14同位素自主研发生产项目的可行性论证。2020年12月，该项目正式启动，一场摸着石头过河的探索开始了。

从0到1“啃”硬骨头

与目前主要依靠研究堆生产碳-14的方法相比，秦山核电已经将碳-14的生产设备视为中国唯一的两个商用重水堆，这也是国际上第一次使用商用堆批量辐照生产碳-14。

“重水堆机组的中子通量是压水堆的6-7倍，重水堆机组的同位素产量可以在相同的时间内达到压水堆的6-7倍，这是一个无与伦比的优势。”樊申告诉记者:“同时，重水堆机组长期保持大功率稳定运行，可靠性高，低温常压慢化剂提供足够的辐照空间。空孔为在线辐照设备提供安装条件，不断堆放和更换材料提供灵活的辐照条件。”

但是利用商业重水堆辐照生产碳-14，是一个从未有过国内外R&D团队参与的“无人区”。

“商用核电机组辐照生产碳-14同位素技术处于技术领先地位，这意味着我们几乎没有学习经验，需要从‘零’开始，谨慎。秦山核电专项工程办公室高级主任工程师李厚文向记者强调，从前期工作设计、生产方案论证、过程控制到后续科技创新，坚决保障‘核安全绝无一失’是一切工作的前提。

秦山核电在推进碳-14辐照生产的同时，没有落下-177。、锶-89、医用短寿命同位素的生产，如90，需要在反应堆大功率运行时开发一套可以装卸靶件的设备。同位素生产装置安装阶段，“严谨、谨慎、细致、真实”的工作态度有了清晰具体的画像。

为了确保目标顺利进出堆芯，验证堆顶辐照同位素生产装置的安全性测试次数是多少？

对于秦山核电副总工程师、专项工程部主任李世生来说，问题的答案是以千次为计量单位。“我们连续1200次在其中一个通道进行测试，连续1000次在另一个通道进行测试，期间不能出现任何故障。一旦失败，一切都会重新开始。”

李世生将同位素生产装置保护套管的安装过程比作“螺丝”，他说：“反应堆上方的安全操作平台与反应堆底部的距离为13米。能否想象一个6米长的‘螺丝’，在离操作平台下方13米处的螺丝孔上精确‘螺丝’的难度？在操作过程中，要克服反应堆内核燃料和重水的液体障碍，禁止与管壁发生碰撞，确保螺杆与底部定位件之间的误差不超过一毫米。另外，操作平台以下的地方看不见、摸不着，所有设备的安装测量都处于‘盲装’状态。”

中核集团首席技师何少华和他的工作室团队，从0到1“啃”了这块硬骨头。何少华凭借精湛的工作能力和丰富的工程经验，在短时间内独立开发设计了一套由工装平台和智能数字系统组成的工具，专门用于现场勘察。无数次模拟演练在此期间一遍又一遍地上演，从前期对VP1观察孔的现场勘察，到保护套管的研发设计，再到套管和生产通道的安装。在项目的最终实施过程中，风险防控、质量控制、进展都符合管理的预期。

经常发生在秦山，把“不可能”变成“可能”。孟智良、牟小川、胡威在秦山核电专项工程办公室和堆芯燃料办公室，完全依靠核电厂自身的技术力量，对碳-14靶件堆放后的新堆芯布局进行了756次堆芯功率、老化堆芯CCP等一系列计算，最终验证了靶件堆放不会影响反应堆安全；在进行核安全审查时，项目组樊申、赵晓玲每天工作到凌晨，与设计师一起工作。从国内外多份文献中寻找支撑材料，最后用详细的辐照方案报告成熟度，说明靶件堆放的安全性和成熟性...

最后，2024年4月20日13时48分，秦山核电同位素项目R&D部门见证了目标现场堆放，同位素辐照生产装置也完成了各项准备工作，设置在秦山核电2号重水堆机组上。一个关于“健康中国”的想法，历时五年，终于从原来的设计图纸变成了现实。

“强核报国，为民谋福”的初心从未改变。“未来，我们将积极推动同位素应用产业链的发展，进一步建立健全产学研合作的R&D体系，推动和牵引下游医疗企业高科技核药和核医疗产业的R&D。将中国核电发源地秦山核电打造成为同位素自主供应、核产业医疗产业快速发展的起点，为健康中国、满足人民日益增长的美好生活做出新的贡献。”尚宪和说。

碳-14同位素小常识