■本報實習記者 楊沐巖【 中國能源報 】（ 2024年04月29日 第 12 版）
秦山核電重水堆。 楊沐巖/攝
碳—14靶件出堆現場。 秦山核電/供圖
日前，中核集團秦山核電重水堆中的首根碳—14靶件成功抽出，這是中國首次利用核電商用堆批次生產碳—14同位素。秦山核電總經理尚憲和表示，本次碳—14產量可充分滿足國內需求，將有力帶動中國同位素套用產業鏈發展，進一步建立健全產學研合作開展商用堆輻照生產同位素的研發體系，為國內同位素套用產業發展提供有力支撐。
■ 同位素需求高漲
據了解，碳—14同位素廣泛套用於農業、化學、醫學等領域，具有極高醫用價值和科研價值。比如，用於檢測幽門螺桿菌，服下膠囊後，如胃記憶體在幽門螺桿菌，膠囊中的藥物就會分解形成碳—14標記的二氧化碳，收集呼出的氣體，分析其中碳—14標記的二氧化碳含量即可判斷患者是否存在幽門螺桿菌感染。
據秦山核電專項工程處重水堆研發科副科長樊申介紹，碳—14還可用於空氣質素檢測，由於其輻射穿透性弱，很容易被汙染物遮擋，因此可以透過接收端接收到的輻射強度間接了解空氣質素。同時，因碳元素為最常見的元素之一，且碳—14的輕微放射性對人體幾乎無害，碳—14也常用於藥代動力學研究，探究新研發藥物在人體的代謝過程。
除碳—14外，同位素的醫學套用廣泛，鍶—89、釔—90和鑥—177等醫用同位素常用於癌癥治療。「目前，中國主要有5座研究堆可用於醫用同位素生產和制備。」樊申表示，「近年來，醫用同位素需求不斷上漲，特別是碳—14供應緊缺。」
2021年，多部門聯合釋出的【醫用同位素中長期發展規劃（2021—2035年）】指出，國際上生產醫用同位素的反應堆執行時間大多超過40年，面臨停堆檢修、關停或退役問題，醫用同位素供給面臨嚴峻挑戰。計劃到2025年，一批醫用同位素發展的關鍵核心技術取得突破，適時啟動建設1至2座醫用同位素專用生產堆，實作常用醫用同位素的穩定自主供應。
■ 重水堆生產優勢明顯
遠望秦山核電站三期，2台重水堆機組坐落在三面環海的半島上，罩住反應堆的混凝土安全殼相比壓水堆機組更加高大。樊申介紹，這是由於重水堆系統更為復雜，需要更大的安全殼空間。「重水堆為臥式，爐心分割為相對獨立的燃料通道，可針對每一個燃料通道實作‘一側出舊料，一側進新料’的不停機換料。這使重水堆連續執行時間不受燃料限制，重水堆2#機組剛剛實作連續執行677天的國內紀錄。」
據秦山核電首席技師戚宏昶介紹，碳—14生產需要利用堆內輻照，將含有氮化合物的靶件透過反應堆上方的孔道放入堆中，堆中反應產生的大量中子持續轟擊靶件中的氮元素，使其發生捕獲一個中子、同時釋放一個質子的核反應，最終形成碳—14。而重水堆連續執行能力及高中子通量的特點為批次化穩定生產包括碳—14在內的多種同位素創造了條件。
【中國能源報】記者了解到，秦山核電從2009年開始生產工業鈷源，2017年開始生產醫用鈷源。鈷在醫療中常被用於放射檢查與治療。目前，秦山核電的工業鈷源已形成穩定供應並實作出口，醫用鈷源滿足了國內市場需求。樊申表示：「鈷源生產中積累了許多經驗，為碳—14生產打下良好基礎，不僅分析論證時間大大減少，有關人員也積累了大量實操經驗，能夠充分辨識相關安全風險，並采取相應措施，確保靶件安全出入堆。」
■ 生產能力將提升
據中核秦山同位素有限公司總經理黃國炤介紹，全國一年測試用碳—14的需求約為40至50居禮，其他科研需求約為40居禮。秦山核電碳—14年產能為100居禮以上，生產周期為兩年，可充分滿足國內需求，部份還可出口到國際市場。
樊申表示，碳—14需要兩年左右的堆內輻照時間，和機組每兩年一次的檢修時間相吻合，靶件出入堆可在停機狀態進行，避免影響反應堆執行。戚宏昶透露，秦山核電正聯合國內單位研發線上輻照裝置，已完成方案設計、安全分析、原理樣機及工程樣機試驗、核安全審評等工作，即將建成投產。該裝置投入使用後，即使在機組滿功率發電期間，同位素靶件也可以透過機械器材完成裝卸，根據不同同位素所需的輻照時間出入堆，秦山核電將具備大規模輻照生產鑥—177、釔—90等同位素的能力。
此外，秦山核電所在的嘉興市海鹽縣還啟動建設核技術套用產業園。黃國炤表示，伴隨未來多種同位素的穩定供應，當地將打造集核素研究與生產、核藥研發與制備、核醫學基礎研究與臨床轉化、核特色康養、核應急救援為一體的全國醫用同位素產業示範基地。
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