打破壟斷！我國(guó)首次批量生產(chǎn)的碳-14同位素成功出堆

科技日?qǐng)?bào)記者 陳瑜

“碳-14輻照生產(chǎn)靶件開(kāi)始出堆！”4月20日13時(shí)48分，隨著一聲令下，工作人員將碳-14靶件從秦山核電重水堆機(jī)組中成功抽出。這是我國(guó)首次利用核電商用堆批量生產(chǎn)碳-14同位素，徹底破解國(guó)內(nèi)碳-14同位素依賴(lài)進(jìn)口的難題。

具有相同質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)的同一元素的不同核素互為同位素。同位素有兩類(lèi)：放射性同位素和穩(wěn)定性同位素。與穩(wěn)定性同位素不同，放射性同位素在無(wú)聲中發(fā)生衰變，利用其衰變產(chǎn)生的射線，可對(duì)人體體內(nèi)組織進(jìn)行檢測(cè)或治療，實(shí)現(xiàn)治病救人。

現(xiàn)階段醫(yī)用同位素生產(chǎn)方式分為反應(yīng)堆生產(chǎn)、加速器生產(chǎn)、高放廢液提取、發(fā)生器制備。其中，反應(yīng)堆生產(chǎn)是最主要的生產(chǎn)手段。

圖為我國(guó)首次批量生產(chǎn)的碳-14同位素成功出堆現(xiàn)場(chǎng)圖。中核集團(tuán)供圖

此前，我國(guó)醫(yī)用同位素研發(fā)主要依靠研究堆，但由于這些工程研究堆還肩負(fù)著其他任務(wù)，醫(yī)用同位素的生產(chǎn)能力十分有限，鉬-99、碘-125、镥-177等用量大的醫(yī)用同位素全部依賴(lài)進(jìn)口，碳-14等少部分同位素雖然實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，但無(wú)法滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求。

碳-14同位素具有極高的醫(yī)用價(jià)值和科研價(jià)值，主要用于幽門(mén)螺桿菌檢測(cè)、藥代動(dòng)力學(xué)研究、β射線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。

秦山核電之所以能勇挑重?fù)?dān)，核心優(yōu)勢(shì)來(lái)自?xún)膳_(tái)商用重水堆。

目前在運(yùn)核電站中，70%左右為壓水堆、輕水堆。與壓水堆不同，重水堆堆芯的熱中子通量更高、堆內(nèi)輻照空間大，可長(zhǎng)期保持高功率穩(wěn)定運(yùn)行，保證放射性核素的穩(wěn)定供應(yīng)和安全生產(chǎn)，不會(huì)影響機(jī)組發(fā)電能力和安全運(yùn)行，生產(chǎn)成本也更低。

為實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)碳-14同位素，秦山核電聯(lián)合上海核工程研究設(shè)計(jì)院股份有限公司、中核北方核燃料元件有限公司等單位開(kāi)展聯(lián)合攻關(guān)。

本次碳-14靶件完成出堆后，經(jīng)后端處理后將于2024年底開(kāi)始向市場(chǎng)供貨，將有力帶動(dòng)我國(guó)同位素應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，進(jìn)一步建立健全產(chǎn)學(xué)研合作開(kāi)展商用堆輻照生產(chǎn)同位素的研發(fā)體系，助推和牽引下游醫(yī)療企業(yè)高新型核藥和核醫(yī)療產(chǎn)業(yè)研發(fā)，為國(guó)內(nèi)同位素應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有力支撐。

此外，在本次碳-14靶件出堆期間，秦山核電還同步開(kāi)展了堆頂輻照生產(chǎn)同位素裝置的安裝和調(diào)試工作。該裝置投入使用后，將具備大規(guī)模輻照生產(chǎn)镥-177、釔-90等同位素的能力。

數(shù)據(jù)顯示，全球年銷(xiāo)售放射性同位素增幅約15%—20%，現(xiàn)階段總額將超過(guò)100億美元。目前，我國(guó)90%以上醫(yī)用放射性同位素依賴(lài)進(jìn)口。國(guó)際上用于放射性同位素生產(chǎn)的反應(yīng)堆大多數(shù)在未來(lái)幾年內(nèi)相繼退役，同位素產(chǎn)量將急劇減少；而少數(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的核素，暫時(shí)無(wú)法滿足醫(yī)療市場(chǎng)需求。

2021年6月，國(guó)家八部門(mén)聯(lián)合發(fā)布了《醫(yī)用同位素中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》，對(duì)我國(guó)建立穩(wěn)定自主的醫(yī)用同位素供應(yīng)保障體系，加快醫(yī)用同位素及產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出具體要求。

今年1月30日，全球功率最高的溶液型醫(yī)用同位素生產(chǎn)堆在四川正式開(kāi)建。

秦山核電自2009年起輻照生產(chǎn)工業(yè)鈷源、2017年起輻照生產(chǎn)醫(yī)用鈷源以來(lái)，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)了一支熟悉相關(guān)技術(shù)研發(fā)和實(shí)施的人才隊(duì)伍。此外，醫(yī)用放射性核素一般為短壽命核素，出堆以后衰減迅速，近距離生產(chǎn)、快速運(yùn)輸尤為重要。秦山核電地處長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)帶核心位置，無(wú)論是供應(yīng)到華東地區(qū)還是輻射全國(guó)，交通上都極為便利，具有極佳的區(qū)位優(yōu)勢(shì)。