核電站和幽門螺桿菌檢測
看起來八竿子打不著的兩個領域
竟然在一種元素身上有了奇妙的聯系
這種元素就是“碳-14”
“碳-14”呼氣試驗
被長期應用于幽門螺桿菌感染檢測
但目前我國“碳-14”供應全部依賴進口
近日，全球首批商用堆“碳-14”輻照生產靶件
在中核集團秦山核電三廠入堆
開始大規模生產
將徹底解決國內“碳-14”同位素供給問題
秦山核電操作人員將靶件緩緩插入堆芯
“碳-14”究竟是什么？
和我們的生活又有什么關系？
今天小新帶大家一“碳”究竟
01
“碳-14”究竟是個啥？
地球上每一個生命體
都是基于四種元素構建的
其中包括氫、氧、氮以及更為重要的碳
所以，想要了解“碳-14”
首先要知道它和碳元素的“親緣關系”
在地球上
碳元素有99%以“碳-12”的形式存在
常見的如石墨、鉆石等
有大約1%為“碳-13”
至于“碳-14”就更少了
只有約百萬分之一的比例
先來一起重溫一下高中物理
質子數決定了元素的種類
在同一種元素中
會出現質子數相同
中子數不同的情況
碳元素成員都有6個質子
想要識別同胞的兄弟姐妹
還得數一數它們的中子數
例如“碳-12”有6個中子
“碳-13”則有7個中子
“碳-14”有8個中子
正因為這種質子數相同
中子數不同的特性
導致它們的原子核特性截然不同
與其他兢兢業業“工作”的兄弟姐妹們不同
“碳-14”是一個“好動”的家伙
可能這會兒它還巧用火眼金睛忙碌工作
下一秒就以另一種形態去“游山玩水”了
所以“碳-14”具有放射性
02
“碳-14”能用來干點啥？
既然“碳-14”具有放射性
所以是可以被檢測出來的
因此碳-14常被作為標記物
廣泛應用于農業、化學、醫學、生物學等領域
它可是事關多門學科的鑰匙
比如在醫學領域
“碳-14”被做成膠囊
人們吃入膠囊后進行呼氣檢測
就可以檢測它其中的“碳-14”含量
以此判斷人體內是否含有幽門螺桿菌
在農業領域
農藥中加入“碳-14”
后期通過檢測農作物上“碳-14”的含量
來判斷農藥的殘留量
“碳-14”還被用于
測量環境空氣中的顆粒物濃度
如PM10、PM2.5等
03
“碳-14”會對人體有害嗎？
“碳-14”具有放射性
那用它來檢測幽門螺桿菌或加入農藥之中
會不會對人體有害呢？
我國對于“碳-14”有著非常嚴格的使用標準
事實上
我們做一次“碳-14”呼吸檢測
所造成的輻射劑量
遠遠小于吸一根煙所造成的輻射劑量
大約等于坐半個小時的飛機
或者吃12根到14根的香蕉所造成的輻射劑量
04
怎么人造“碳-14”？
隨著碳-14的深入應用
它的需求量越來越大
目前我國每年的幽門螺桿菌檢測
需求超過3000萬人次
但由于各種原因
雖然國內開展過
醫用放射性同位素生產相關科研工作
但長期以來一直沒能真正形成生產力
那么問題來了
此次量產的“碳-14”是怎么被生產出來的？
為何要用商用核電機組來生產？
裝入核電機組堆芯的材料
是科研人員專門研制的含有氮元素的靶件
氮元素的原子中
有7個質子，7個中子
氮在反應堆中發生核反應
會吸收一個中子
釋放一個質子
形成一個
有6個質子，8個中子的新元素
這就是“碳-14”
核電機組長期高功率運轉
可以提供穩定的中子源
“碳-14”也就可以被持續產生出來
而在秦山核電站
重水堆機組中子通量高
簡單說就是中子特別多
因此在生產同位素方面具有獨特優勢
“碳-14”同位素在秦山核電開始大規模生產
標志著我國“碳-14”的生產
正式開啟了自主化道路
國產化以后
未來其產量可以基本滿足國內需求
其價格將大幅降低
還將有助于帶動同位素應用產業鏈發展
預計國產“碳-14”將于2024年開始向市場供貨
“碳-14”生產開啟自主化道路
解決了長期依賴進口的局面
是中央企業
充分發揮創新主體作用
不斷提高科技創新能力的體現
這將進一步助推相關產業鏈的持續發展
為助力 “健康中國”建設做出積極貢獻
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