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