看起來八竿子打不著的兩個領(lǐng)域
竟然在一種元素身上有了奇妙的聯(lián)系
這種元素就是“碳-14”
“碳-14”呼氣試驗
被長期應(yīng)用于幽門螺桿菌感染檢測
但目前我國“碳-14”供應(yīng)全部依賴進(jìn)口
近日，全球首批商用堆“碳-14”輻照生產(chǎn)靶件
在中核集團秦山核電三廠入堆
開始大規(guī)模生產(chǎn)
將徹底解決國內(nèi)“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(guān)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(gòu)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(guān)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(zhì)子數(shù)決定了元素的種類
在同一種元素中
會出現(xiàn)質(zhì)子數(shù)相同
中子數(shù)不同的情況
碳元素成員都有6個質(zhì)子
想要識別同胞的兄弟姐妹
還得數(shù)一數(shù)它們的中子數(shù)
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(zhì)子數(shù)相同
中子數(shù)不同的特性
導(dǎo)致它們的原子核特性截然不同
與其他兢兢業(yè)業(yè)“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(tài)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(biāo)記物
廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域
它可是事關(guān)多門學(xué)科的鑰匙
比如在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
“碳-14”被做成膠囊
人們吃入膠囊后進(jìn)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(nèi)是否含有幽門螺桿菌
在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域
農(nóng)藥中加入“碳-14”
后期通過檢測農(nóng)作物上“碳-14”的含量
來判斷農(nóng)藥的殘留量
“碳-14”還被用于
測量環(huán)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(nóng)藥之中
會不會對人體有害呢？
我國對于“碳-14”有著非常嚴(yán)格的使用標(biāo)準(zhǔn)
事實上
我們做一次“碳-14”呼吸檢測
所造成的輻射劑量
遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(yīng)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(nèi)開展過
醫(yī)用放射性同位素生產(chǎn)相關(guān)科研工作
但長期以來一直沒能真正形成生產(chǎn)力
那么問題來了
此次量產(chǎn)的“碳-14”是怎么被生產(chǎn)出來的？
為何要用商用核電機組來生產(chǎn)？
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(zhì)子，7個中子
氮在反應(yīng)堆中發(fā)生核反應(yīng)
會吸收一個中子
釋放一個質(zhì)子
形成一個
有6個質(zhì)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(zhuǎn)
可以提供穩(wěn)定的中子源
“碳-14”也就可以被持續(xù)產(chǎn)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(chǎn)同位素方面具有獨特優(yōu)勢
“碳-14”同位素在秦山核電開始大規(guī)模生產(chǎn)
標(biāo)志著我國“碳-14”的生產(chǎn)
正式開啟了自主化道路
國產(chǎn)化以后
未來其產(chǎn)量可以基本滿足國內(nèi)需求
其價格將大幅降低
還將有助于帶動同位素應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展
預(yù)計國產(chǎn)“碳-14”將于2024年開始向市場供貨
“碳-14”生產(chǎn)開啟自主化道路
解決了長期依賴進(jìn)口的局面
是中央企業(yè)
充分發(fā)揮創(chuàng)新主體作用
不斷提高科技創(chuàng)新能力的體現(xiàn)
這將進(jìn)一步助推相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的持續(xù)發(fā)展
為助力 “健康中國”建設(shè)做出積極貢獻(xiàn)
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責(zé)任編輯丨郎 媛
執(zhí)行主編丨劉海草 張灝然
內(nèi)容來源丨中核集團
