背靠秦山，面朝东海，蓝天白云下，秦山核电两台商用重水堆机组静静伫立。几天前，完成辐照的碳-14靶件从这里成功出堆，标志着国内初次达成核电子商务用堆批量生产碳-14同位素。

碳-14、重水堆、靶件、同位素……晦涩的专业术语背后，是一场耗时近五年的技术攻坚战。批量生产的碳-14，不只能让国内彻底摆脱进口依靠，还能为医药、生物等产业进步带来更大的想象空间。

近日，记者走进坐落于浙江嘉兴海盐的秦山核电，探究这看不见摸不着的碳-14是如何生产出来的，又将怎么样振动隐形的翅膀，搅动更广阔的市场，触达大家平凡的平时。

出堆后的碳-14靶件存放在水池中，散发出辐射的蓝光。秦山核电 供图

放射性同位素碳-14

就像微观世界的“北斗导航”

吃下一颗碳-14尿素胶囊，用一支吹气管朝一小瓶紫红色的药水吹气，仅仅通过如此简单的方法，你就能确定自己是不是感染了幽门螺杆菌。

这是一项不起眼的基础体检项目，碳-14是其中的重点。多年来，用来测定这一口“气”的碳-14，都是依靠进口。

要深入知道碳-14，需先从地球上广泛存在的碳元素说起。煤炭、金刚石、石墨烯等，本质上都由碳原子构成。

在原子结构层面，碳元素有着多个同位素“兄弟”，它们质子数相同、中子数不同。比如，构成石墨、钻石等物质的碳-12与碳-14都有着6个质子，但前者中子数为6个，后者的中子数则为8个。

微观结构的不同，决定了它们性能的差异。如，碳-12结构稳定、自然界中含量最多。碳-14则具备微弱的放射性，且半衰期为5730年。这意味着，一旦碳-14产生，5730年之后，它的放射性强度才会衰减一半。

借助碳-14的放射性及半衰期长等特质，人类可以把它广泛作为示踪剂用，就像微观世界的“北斗导航”

比如，在新药开发过程中，当碳-14“标记”到新药化合物中，通过追踪它的影迹，科研职员就能知道新药物的吸收、分布、代谢等状况，从而完成药代动力学研究。

又如，在考古范围，科研职员可以借助碳化文物上碳-14半衰期特质，计算得出了文物的“年龄”。在备受关注的三星堆遗址，通过碳十四测定发现，多个祭祀坑形成年代处于商代晚期，并且形成时间大致相当。

“除去以上，碳-14还可以用于测量空气中的颗粒物浓度、确定农药残留等，国内市场现实需要和应用潜力都非常大。” 秦山核电专项工程处重水堆研发科副科长樊申说。

樊申介绍，以幽门螺杆菌测试为例，现在，中国每年对这项测试中用的碳-14需要量约为40居里（居里，计量单位，指元素单位时间内发生衰变的原子核数）。但此前，国内碳-14仅仅在实验堆上生产过几个居里。

“假如能啃下自主生产这块‘硬骨头’，对核能综合借助、产业进步和国内核医疗事业进步都将是强劲推力。”在樊申眼中，这就是他们选择“破壁”的原动力。

秦山核电厂区全景 秦山核电 供图

“对新技术非常小心”的核电

从零开始种下碳-14的种子

碳-14达成自主量产，可以追溯到2019年。

彼时的秦山核电，已有9台稳定运行的机组，年发电量约520亿千瓦时。产能逼近天花板的同时，秦山怎么样继续进步，进一步拉动地方经济，成为了摆在中国核电、秦山核电和浙江海盐地方领导面前的一道开放题。

碳-14，被圈进了答案范围。2019年9月，量产放射性同位素的可行性研究启动，樊申是项目组成员之一。

在核电站，安全二字压倒所有，“从安全层面来讲，核电站是对新技术非常小心的。”樊申说，正由于此，生产策略的前期论证和安全剖析至关要紧。

形象一点讲解，碳-14的生产过程是如此的——你可以将碳-14靶件想象成一支细长的笔，坚硬的外壳紧密包裹着装载了生产材料的“笔芯”。外壳作为靶料与反应堆的界限，允许中子穿透后与“笔芯”发生核反应，但隔绝其他任何物质的迁移。

生产过程中，仅需将这支笔插入核反应堆里即可。在反应堆的辐照之下，生产材料的微观结构不再稳定，质子和中子在笔芯里“游离”，一番“动荡”之后，就转变成了碳-14。

“如何论证‘笔芯’插入核反应堆里是安全的，是最大的难点。”樊申讲解，核反应堆运行的时候，有经过严密测算设定好的堆形功率分布，“根据这个状况来运行是绝对安全的，但假如再加点东西进来，它可能就遭到扰动了。”

这种变化是否会影响发电？是否会埋下其他安全隐患？秦山需要一个准确的回话。

此前，评估堆芯功率分布状况并确定要紧安全参数的工作都由海外完成。碳-14靶件装入堆芯后，这个事关反应堆安全的参数需要重新计算和评价。因为碳-14生产项目时间紧迫，专项组决定：自己算！

那段时间，凌晨灯火通明的计算机房、彻夜加班后的天边微光和无数的数据文件是碳-14项目科研团队的记忆碎片，在对碳-14靶件入堆后可能出现的700多种堆芯状况进行计算，并对700多组数据进行综合评估后，专项组最后确定，“插入一支笔”，不会干扰反应堆安全稳定运行。依据这个计算结果与其他的论证工作，专项组撰写了一份数据翔实、论证充分的报告，申请在重水堆核电站机组上生产碳-14。

2022年4月11日，项目组提交的核安全审评申请报告获得国家核安全局批准。4月26日14时55分，全球首根商用堆碳-14靶件顺利入堆，为现在的碳-14量产达成，埋下了成熟、健康的种子。

秦山核电三厂内的两台重水堆机组，碳-14靶件从其内部出堆。 记者 曾杨希 摄

年底开始向市场供货

或有力带动国内同位素应用产业进步

碳-14靶件出堆之后，将来的路如何走？

依据秦山核电公开的计划，本次碳-14靶件出堆后，有关商品将于2024年底开始向市场供货。

“下面，靶件内碳-14要经过工艺复杂的生产步骤，最后转化为稳定的碳酸钡化合物，才能提供市场，供后端制药、科研等用。”樊申说。

而这一过程，将在与秦山核电一路之隔的海盐核技术应用(同位素)产业园中进行。采访当天，潮新闻记者专程赶往产业园现场探访。只见广阔的园中，耸立起一些成型的建筑，工大家正热火朝天地忙碌……

进行碳-14后道生产的中核秦山同位素公司也坐落于产业园中。有关负责人介绍，现在，企业的基建已经完成，共设计了5条产线，除去碳-14，还有锶-89、碘-131同位素，与钴-60放射源等产线。

“现在，碳-14产线的设施已经到位，正处于调试安装阶段，非常快将迈入正式的生产环节，届时将为产业园内下游企业提供稳定的碳-14材料提供。”该负责人表示。

早在2021年6月，国家八部委就联合发布了《医用同位素中长期进步规划（2021-2035年）》，对国内打造稳定自主的医用同位素提供保障体系，加快医用同位素及产业进步提出具体需要。2023年2月，浙江印发《关于培育进步将来产业的指导建议》，也将核技术应用（同位素）产业列入其中。

顶层设计、政策支持为浙江进步这一产业奠定了更强的底气。

据悉，现在，占地1900亩的海盐核技术应用（同位素）产业园已全方位启动建设，将来将集聚同位素生产基地、核药生产基地与核技术革新中心、核医疗中心等。

九层之台，起于累土。樊申表示，在产量上，秦山核电预计每年可以生产100居里以上的碳-14同位素，产量可充分满足国内需要，或有力带动国内同位素应用产业链集聚进步。

（浙江科协、海盐县科协对本文亦有贡献）

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