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
充分發揮創新主體作用不斷提高科技創新能力的體現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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