■本报实习记者 杨沐岩【 中国能源报 】（ 2024年04月29日 第 12 版）
秦山核电重水堆。 杨沐岩/摄
碳—14靶件出堆现场。 秦山核电/供图
日前，中核集团秦山核电重水堆中的首根碳—14靶件成功抽出，这是我国首次利用核电商用堆批量生产碳—14同位素。秦山核电总经理尚宪和表示，本次碳—14产量可充分满足国内需求，将有力带动我国同位素应用产业链发展，进一步建立健全产学研合作开展商用堆辐照生产同位素的研发体系，为国内同位素应用产业发展提供有力支撑。
■ 同位素需求高涨
据了解，碳—14同位素广泛应用于农业、化学、医学等领域，具有极高医用价值和科研价值。比如，用于检测幽门螺杆菌，服下胶囊后，如胃内存在幽门螺杆菌，胶囊中的药物就会分解形成碳—14标记的二氧化碳，收集呼出的气体，分析其中碳—14标记的二氧化碳含量即可判断患者是否存在幽门螺杆菌感染。
据秦山核电专项工程处重水堆研发科副科长樊申介绍，碳—14还可用于空气质量检测，由于其辐射穿透性弱，很容易被污染物遮挡，因此可以通过接收端接收到的辐射强度间接了解空气质量。同时，因碳元素为最常见的元素之一，且碳—14的轻微放射性对人体几乎无害，碳—14也常用于药代动力学研究，探究新研发药物在人体的代谢过程。
除碳—14外，同位素的医学应用广泛，锶—89、钇—90和镥—177等医用同位素常用于癌症治疗。「目前，我国主要有5座研究堆可用于医用同位素生产和制备。」樊申表示，「近年来，医用同位素需求不断上涨，特别是碳—14供应紧缺。」
2021年，多部门联合发布的【医用同位素中长期发展规划（2021—2035年）】指出，国际上生产医用同位素的反应堆运行时间大多超过40年，面临停堆检修、关停或退役问题，医用同位素供给面临严峻挑战。计划到2025年，一批医用同位素发展的关键核心技术取得突破，适时启动建设1至2座医用同位素专用生产堆，实现常用医用同位素的稳定自主供应。
■ 重水堆生产优势明显
远望秦山核电站三期，2台重水堆机组坐落在三面环海的半岛上，罩住反应堆的混凝土安全壳相比压水堆机组更加高大。樊申介绍，这是由于重水堆系统更为复杂，需要更大的安全壳空间。「重水堆为卧式，堆芯分割为相对独立的燃料通道，可针对每一个燃料通道实现‘一侧出旧料，一侧进新料’的不停机换料。这使重水堆连续运行时间不受燃料限制，重水堆2#机组刚刚实现连续运行677天的国内纪录。」
据秦山核电首席技师戚宏昶介绍，碳—14生产需要利用堆内辐照，将含有氮化合物的靶件通过反应堆上方的孔道放入堆中，堆中反应产生的大量中子持续轰击靶件中的氮元素，使其发生捕获一个中子、同时释放一个质子的核反应，最终形成碳—14。而重水堆连续运行能力及高中子通量的特点为批量化稳定生产包括碳—14在内的多种同位素创造了条件。
【中国能源报】记者了解到，秦山核电从2009年开始生产工业钴源，2017年开始生产医用钴源。钴在医疗中常被用于放射检查与治疗。目前，秦山核电的工业钴源已形成稳定供应并实现出口，医用钴源满足了国内市场需求。樊申表示：「钴源生产中积累了许多经验，为碳—14生产打下良好基础，不仅分析论证时间大大减少，有关人员也积累了大量实操经验，能够充分识别相关安全风险，并采取相应措施，确保靶件安全出入堆。」
■ 生产能力将提升
据中核秦山同位素有限公司总经理黄国炤介绍，全国一年测试用碳—14的需求约为40至50居里，其他科研需求约为40居里。秦山核电碳—14年产能为100居里以上，生产周期为两年，可充分满足国内需求，部分还可出口到国际市场。
樊申表示，碳—14需要两年左右的堆内辐照时间，和机组每两年一次的检修时间相吻合，靶件出入堆可在停机状态进行，避免影响反应堆运行。戚宏昶透露，秦山核电正联合国内单位研发在线辐照装置，已完成方案设计、安全分析、原理样机及工程样机试验、核安全审评等工作，即将建成投产。该装置投入使用后，即使在机组满功率发电期间，同位素靶件也可以通过机械设备完成装卸，根据不同同位素所需的辐照时间出入堆，秦山核电将具备大规模辐照生产镥—177、钇—90等同位素的能力。
此外，秦山核电所在的嘉兴市海盐县还启动建设核技术应用产业园。黄国炤表示，伴随未来多种同位素的稳定供应，当地将打造集核素研究与生产、核药研发与制备、核医学基础研究与临床转化、核特色康养、核应急救援为一体的全国医用同位素产业示范基地。
中国能源报联系电话：010-65369450，邮箱：[email protected]，地址：北京市朝阳区金台西路2号人民日报社
