核電站和幽門螺杆菌檢測

看起來八竿子打不着的兩個領域

竟然在一種元素身上有了奇妙的聯系

這種元素就是“碳-14”

“碳-14”呼氣試驗

被長期應用于幽門螺杆菌感染檢測

但目前我國“碳-14”供應全部依賴進口

近日，全球首批商用堆“碳-14”輻照生産靶件

在中核集團秦山核電三廠入堆

開始大規模生産

将徹底解決國内“碳-14”同位素供給問題

秦山核電操作人員将靶件緩緩插入堆芯

“碳-14”究竟是什麼？

和我們的生活又有什麼關系？

今天小新帶大家一“碳”究竟

01 “碳-14”究竟是個啥？

地球上每一個生命體

都是基于四種元素構建的

其中包括氫、氧、氮以及更為重要的碳

所以，想要了解“碳-14”

首先要知道它和碳元素的“親緣關系”

在地球上

碳元素有99%以“碳-12”的形式存在

常見的如石墨、鑽石等

有大約1%為“碳-13”

至于“碳-14”就更少了

隻有約百萬分之一的比例

先來一起重溫一下高中物理

質子數決定了元素的種類

在同一種元素中

會出現質子數相同

中子數不同的情況

碳元素成員都有6個質子

想要識别同胞的兄弟姐妹

還得數一數它們的中子數

例如“碳-12”有6個中子

“碳-13”則有7個中子

“碳-14”有8個中子

正因為這種質子數相同

中子數不同的特性

導緻它們的原子核特性截然不同

與其他兢兢業業“工作”的兄弟姐妹們不同

“碳-14”是一個“好動”的家夥

可能這會兒它還巧用火眼金睛忙碌工作

下一秒就以另一種形态去“遊山玩水”了

所以“碳-14”具有放射性

02 “碳-14”能用來幹點啥？

既然“碳-14”具有放射性

所以是可以被檢測出來的

因此碳-14常被作為标記物

廣泛應用于農業、化學、醫學、生物學等領域

它可是事關多門學科的鑰匙

比如在醫學領域

“碳-14”被做成膠囊

人們吃入膠囊後進行呼氣檢測

就可以檢測它其中的“碳-14”含量

以此判斷人體内是否含有幽門螺杆菌

在農業領域

農藥中加入“碳-14”

後期通過檢測農作物上“碳-14”的含量

來判斷農藥的殘留量

“碳-14”還被用于

測量環境空氣中的顆粒物濃度

如PM10、PM2.5等

03 “碳-14”會對人體有害嗎？

“碳-14”具有放射性

那用它來檢測幽門螺杆菌或加入農藥之中

會不會對人體有害呢？

我國對于“碳-14”有着非常嚴格的使用标準

事實上

我們做一次“碳-14”呼吸檢測

所造成的輻射劑量

遠遠小于吸一根煙所造成的輻射劑量

大約等于坐半個小時的飛機

或者吃12根到14根的香蕉所造成的輻射劑量

04 怎麼人造“碳-14”？

随着碳-14的深入應用

它的需求量越來越大

目前我國每年的幽門螺杆菌檢測

需求超過3000萬人次

但由于各種原因

雖然國内開展過

醫用放射性同位素生産相關科研工作

但長期以來一直沒能真正形成生産力

那麼問題來了

此次量産的“碳-14”是怎麼被生産出來的？

為何要用商用核電機組來生産？

裝入核電機組堆芯的材料

是科研人員專門研制的含有氮元素的靶件

氮元素的原子中

有7個質子，7個中子

氮在反應堆中發生核反應

會吸收一個中子

釋放一個質子

形成一個

有6個質子，8個中子的新元素

這就是“碳-14”

核電機組長期高功率運轉

可以提供穩定的中子源

“碳-14”也就可以被持續産生出來

而在秦山核電站

重水堆機組中子通量高

簡單說就是中子特别多

因此在生産同位素方面具有獨特優勢

“碳-14”同位素在秦山核電開始大規模生産

标志着我國“碳-14”的生産

正式開啟了自主化道路

國産化以後

未來其産量可以基本滿足國内需求

其價格将大幅降低

還将有助于帶動同位素應用産業鍊發展

預計國産“碳-14”将于2024年開始向市場供貨

“碳-14”生産開啟自主化道路

解決了長期依賴進口的局面

是中央企業

這将進一步助推相關産業鍊的持續發展

為助力 “健康中國”建設做出積極貢獻

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責任編輯丨郎 媛

執行主編丨劉海草 張灏然

内容來源丨中核集團

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