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打破垄断！我国实现碳-14生产全面国产化
2024-04-20 15:58:59
“碳-14辐照生产靶件开始出堆！”4月20日13时48分，随着一声令下，碳-14靶件从中核集团旗下中国核电（股票代码：601985）投资控股的秦山核电重水堆机组中成功抽出，这是我国首次利用核电商用堆批量生产碳-14同位素，中国也从此彻底破解了国内碳-14同位素依赖进口的难题，实现碳-14供应全面国产化。
这是中核集团深入学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想，践行“健康中国”国家战略，坚持科技创新，积极培育和发展新质生产力，助力我国核能高质量发展的生动实践。
碳-14同位素广泛应用于农业、化学、医学、生物学等领域，具有极高的医用价值和科研价值，主要应用包括幽门螺杆菌检测、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。
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。秦山核电积极履行央企责任担当，积极践行“自主创新、融合发展”的秦山经验，创造性提出“1+1+2+4”发展思路，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。
由于碳-14同位素生产技术属于国内首创，秦山核电从“零”研发生产碳-14。秦山核电成立专项项目组，选调多名技术骨干，深入分析国内外最新科技进展和行业动态，参加高端研讨、对标交流和专项培训，同时发挥“整体·协同”优势，联合国内多家科研和生产单位开展交流合作，共同研究碳-14同位素国产化方案。
此外，秦山核电成立碳-14生产研发、堆顶改造专项等党员突击队，充分发挥党员先锋模范作用，克服原材料采购困难、工艺研发困难、时间紧张等挑战，确保各项任务按计划推进。
今儿，碳-14出堆
这个“全面国产化”撬动了什么？
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——这是一项毫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”，我们依赖了进口很多年。
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（股票代码：601985）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，中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。
破壁——
已经是凌晨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回答记者问题的间隙签阅了数张技术图纸。
此刻，中核集团首席技师何少华已经上上下下地忙碌超过了6个小时，厚重的防砸鞋已经磨得脚生疼，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，但他处理着各种技术问题，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，何少华脑子里只有一件事：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。
这是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：“核电厂是一个动力堆，我们主要从事核动力专业，要跨领域开展同位素生产碳-14，那么要了解用户需求，碳-14出堆后还要提纯、转化生成产品，产品的应用场景还涉及医疗领域，应该说，从靶件到核药这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，我们国家对于反应堆安全高度重视，开展这项工作就要充分评估这项工作对反应堆安全的影响，最终完成安全审批，才能够取得国家核安全局的辐照许可，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：“碳-14项目设计要求靶件破损概率要低于4×10-8。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，我们的反复实验次数就高达1200次。”
——为了“健康中国”
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。为什么选中碳-14？
“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。”尚宪和介绍，“虽然难度很大，但它的意义更大。”
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、医学、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。
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，这就是他们屡屡选择“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，既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。
自从2022年4月生产碳-14的生产靶件入堆以来，一把核安全的达摩克里斯之剑就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研破裂，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实验，我是有充足信心的，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，作为运行值长亲手操作被誉为“中国核电国产化跨越”——秦山二厂1号机组达到临界，他就是笑得如此畅快；参与秦山二厂扩建工程，3号机组创下53.5个月的调试纪录宣布正式投入商运，他也是笑得如此畅快；如今，全面实现碳-14的国产化为“健康中国”建设又撒下一把种子，他同样笑得如此畅快。
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。
2020年，秦山核电明确提出建设了“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：“当年原国务院副总理吴邦国为秦山核电站题词‘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’。”
