核电站和幽门螺杆菌检测

看起来八竿子打不着的两个领域

竟然在一种元素身上有了奇妙的联系

这种元素就是“碳-14”

“碳-14”呼气试验

被长期应用于幽门螺杆菌感染检测

但目前我国“碳-14”供应全部依赖进口

近日，全球首批商用堆“碳-14”辐照生产靶件

在中核集团秦山核电三厂入堆

开始大规模生产

将彻底解决国内“碳-14”同位素供给问题

秦山核电操作人员将靶件缓缓插入堆芯

 “碳-14”究竟是什么？

和我们的生活又有什么关系？

今天小新带大家一“碳”究竟

01

“碳-14”究竟是个啥？

地球上每一个生命体

都是基于四种元素构建的

其中包括氢、氧、氮以及更为重要的碳

所以，想要了解“碳-14”

首先要知道它和碳元素的“亲缘关系”

在地球上

碳元素有99%以“碳-12”的形式存在

常见的如石墨、钻石等

有大约1%为“碳-13”

至于“碳-14”就更少了

只有约百万分之一的比例

先来一起重温一下高中物理

质子数决定了元素的种类

在同一种元素中

会出现质子数相同

中子数不同的情况

碳元素成员都有6个质子

想要识别同胞的兄弟姐妹

还得数一数它们的中子数

例如“碳-12”有6个中子

“碳-13”则有7个中子

“碳-14”有8个中子

正因为这种质子数相同

中子数不同的特性

导致它们的原子核特性截然不同

与其他兢兢业业“工作”的兄弟姐妹们不同

“碳-14”是一个“好动”的家伙

可能这会儿它还巧用火眼金睛忙碌工作

下一秒就以另一种形态去“游山玩水”了

所以“碳-14”具有放射性

02

“碳-14”能用来干点啥？

既然“碳-14”具有放射性

所以是可以被检测出来的

因此碳-14常被作为标记物

广泛应用于农业、化学、医学、生物学等领域

它可是事关多门学科的钥匙

比如在医学领域

“碳-14”被做成胶囊

人们吃入胶囊后进行呼气检测

就可以检测它其中的“碳-14”含量

以此判断人体内是否含有幽门螺杆菌

在农业领域

农药中加入“碳-14”

后期通过检测农作物上“碳-14”的含量

来判断农药的残留量

“碳-14”还被用于

测量环境空气中的颗粒物浓度

如PM10、PM2.5等

03

“碳-14”会对人体有害吗？

“碳-14”具有放射性

那用它来检测幽门螺杆菌或加入农药之中

会不会对人体有害呢？

我国对于“碳-14”有着非常严格的使用标准

事实上

我们做一次“碳-14”呼吸检测

所造成的辐射剂量

远远小于吸一根烟所造成的辐射剂量

大约等于坐半个小时的飞机

或者吃12根到14根的香蕉所造成的辐射剂量 

04

怎么人造“碳-14”？

随着碳-14的深入应用

它的需求量越来越大

目前我国每年的幽门螺杆菌检测

需求超过3000万人次

但由于各种原因

虽然国内开展过

医用放射性同位素生产相关科研工作

但长期以来一直没能真正形成生产力

那么问题来了

此次量产的“碳-14”是怎么被生产出来的？ 

为何要用商用核电机组来生产？

装入核电机组堆芯的材料

是科研人员专门研制的含有氮元素的靶件

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”

核电机组长期高功率运转

可以提供稳定的中子源

“碳-14”也就可以被持续产生出来

而在秦山核电站

重水堆机组中子通量高

简单说就是中子特别多

因此在生产同位素方面具有独特优势

 “碳-14”同位素在秦山核电开始大规模生产

标志着我国“碳-14”的生产

正式开启了自主化道路

国产化以后

未来其产量可以基本满足国内需求

其价格将大幅降低

还将有助于带动同位素应用产业链发展

预计国产“碳-14”将于2024年开始向市场供货

“碳-14”生产开启自主化道路

解决了长期依赖进口的局面

是中央企业

充分发挥创新主体作用

不断提高科技创新能力的体现

这将进一步助推相关产业链的持续发展

为助力 “健康中国”建设做出积极贡献