碳-14同位素全面国产化的背后

本文转自：人民政协报

本报记者 李元丽

《&nbsp人民政协报 》 （&nbsp2024年04月23日 &nbsp第&nbsp05&nbsp版）

4月20日13时48分，完成辐照的碳-14靶件从中核集团旗下中国核电投资控股的秦山核电重水堆机组中成功抽出。“这是我国首次实现核电商用堆批量生产碳-14同位素，此后预计我们每年可以生产150居里左右的碳-14同位素，完全可以满足我国市场需求。”秦山核电总经理尚宪和这样告诉记者。

至此，我国彻底破解了国内碳-14同位素依赖进口的难题，实现该同位素的全面国产化。

为什么选中碳-14？

一支吹气管、一小瓶紫红色的药水、一台占不到半个桌面的仪器、半个小时的时间……借助同位素碳-14，仅仅通过简单的呼气，你就可以完成一次确定你的胃是否感染幽门螺杆菌的诊断——这是一项不起眼的基础体检项目，虽然每年一次，但显然它都不如抽出的那一管血让你印象深刻。

然而，就这“一口气”，我们多年都是依赖进口。

为什么选中碳-14？

同位素碳-14的应用不仅仅局限于医用，它广泛应用于农业、化学、生物学等领域，具有极高的医用价值和科研价值。除了幽门螺杆菌检测，它还应用于药代动力学研究、β射线环境监测系统等。“此前，我国碳-14供应几乎全部依赖进口，价格昂贵且供应得不到保障，供应紧缺已经严重制约下游产业发展。”尚宪和说，此前，我国碳-14仅仅在实验堆上生产过几个居里，规模化生产完全是白纸一张。虽然难度很大，但它的意义更大。

继历时6年之久攻克工业钴-60生产、填补我国该项空白之后，利用商用重水堆辐照生产碳-14是秦山核电同位素生产基地建设的首个医用同位素项目。

2021年6月国家八部委联合发布了《医用同位素中长期发展规划（2021-2035年）》，对我国建立稳定自主的医用同位素供应保障体系，加快医用同位素及产业发展提出具体要求。

实现碳-14医用同位素自主供应，事关“健康中国”战略。“利国、利民、利企。”在尚宪和眼中，这就是他们选择“破壁”的原动力。

与目前生产碳-14主要依靠研究堆生产的方式相比，秦山核电重水堆机组堆内辐照空间大，长期保持高功率稳定运行，可以保证放射性核素的稳定供应和安全生产，不会影响机组发电能力和安全运行，生产成本也更低。2019年，秦山核电联合上海核工院、中核北方等单位历时5年开展了碳-14同位素自主研发生产，2022年4月首批碳-14靶件入堆。

同时，一把核安全的达摩克里斯之剑也时刻悬在了尚宪和的头顶之上。“677天的运行时间内，一旦靶件经受不住辐照考验破裂，其内部的氮化铝粉末就会散入堆芯形成异物风险，虽然之前经历了万千次实验，但不到答案最终揭晓的那一刻，心始终还是悬着。”

4月11日秦山三厂2号机组停堆大修，答案终于水落石出：碳-14生产靶件持续保持了良好的安全裕量。“这次长达677天的运行周期创造了我国在运核电机组连续并网运行新纪录，充分证明了我们反应堆运行能力的成熟，这也是我们开展同位素生产最根本的底气。”尚宪和此刻笑得无比畅快。

当年，亲手操作被誉为“中国核电国产化跨越”——秦山二厂1号机组达到临界，他就笑得如此畅快；参与秦山二厂扩建工程，3号机组创下53.5个月的调试纪录并宣布正式投入商运时，他也是笑得如此畅快。

出堆前争分夺秒

凌晨3点，秦山核电3厂二号机组核岛堆芯依然灯火通明。从安全壳出入口进入继续向上3层，就到达了501平台。在这里，一项堆顶辐照生产同位素装置的安装和调试工作正在紧张进行。“堆顶辐照同位素生产装置的安装对于秦山核电基地同位素生产而言是具有划时代意义的。有了它，我们就可以在不停堆的状态下，源源不断地生产出很多半衰期短的同位素——大部分的堆照类生产的医用同位素都可以生产。该装置投入使用后，将具备大规模辐照生产镥-177、钇-90等同位素的能力。”秦山核电专项工程处处长李世生如是说。

此刻，中核集团首席技师何少华已经忙碌了6个多小时，厚重的防砸鞋磨得脚生疼，明黄色防护服里面已经浸满汗水，防护口罩死死地贴在脸上，但他处理各种技术问题没有丝毫停顿，核电厂大修的每一秒都极为珍贵，未来连续的三天时间，必须争分夺秒。

同一天，正是重水堆研发科科长孟智良到北京的第三天，怀揣着堆顶辐照同位素生产装置安装改进方案，他带着自己的团队到上级监管部门汇报，争取更优化的设计方案能够在大修期间及时通过审批，从而有效提升该装置的性能。从工业钴-60的生产、医用碳-14的生产到如今的堆顶辐照同位素生产装置安装，他跑上海、跑北京、跑包头……跑得越多，获得的帮助和支持也就越多，他的信心就更足了。

4月19日，秦山核电碳-14正式出堆的前一天。还来不及品尝成功的喜悦，同位素专项团队的两名重要负责人就已奔赴了下一站。商用堆生产同位素，这一路走来绝非坦途。“不仅要突破技术壁垒，还要突破管理壁垒。”尚宪和告诉记者：“从靶件到核药是一个非常长的产业链条，可谓‘万水千山’；另一方面，众所周知，国家对于反应堆安全高度重视，开展这项工作要充分评估对反应堆安全的影响，这一关也可谓‘千难万险’。”在这项工作的技术负责人李世生面前这些“难”是被明确量化的一道又一道坎。他告诉记者：“仅以堆顶辐照同位素生产装置的失效安全验证这一项为例，我们就反复实验1200多次。”

未来将建成全国最大的同位素基地

2020年，秦山核电明确提出建设“同位素生产基地”，积极带动同位素应用产业链发展，联合打造全国最大的同位素生产基地。尚宪和说：“当年国家领导人为秦山核电站题词‘中国核电从这里起步’。直到今天我们始终在践行‘起步’二字。我国首座30万千瓦核电站在这里起步，国产的百万千瓦核电站在这里起步，今天我们商用堆生产同位素也是在这里起步。秦山核电的精神就是不管多难，我们都有勇气‘起步’。”

据了解，本次碳-14靶件出堆经分离提纯后将于2024年底开始向市场供货，产量可充分满足国内需求，这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，助推和牵引下游医疗企业高新型核药和核医疗产业研发，为国内同位素应用产业发展提供有力支撑。

据介绍，未来，秦山核电将继续立足国家战略、紧跟集团步伐、发挥机组优势、推进科技创新，持续深化企地共生、共赢、共荣发展，完成多条同位素生产线建设，建成全国最大的同位素基地，同时布局国际市场，努力发展成为国内外工业、农业、医学和科研等领域核技术应用整体解决方案的供应商，勇做新时代核电领跑者，为助力实现中核集团“三位一体”奋斗目标和浙江省“两个先行”作出新的更大贡献。