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#媒体聚焦核科普(3)#中国环境报:幽门螺杆菌检测与核反应堆有关联?

发布时间:2022-06-16 信息来源:

  

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  最近,市民小李感觉胃部不适,于是到医院进行检查,医生很快为他开具了碳-14尿素呼气试验,让他先做一个幽门螺杆菌感染的检查。

  小李在空腹状态下服下一粒胶囊,并按照要求静坐15分钟,随后取出集气卡开始吹气,3分钟后将集气卡交还并开始检测。大约5分钟后,检测结果便出来了,整个过程还不到半小时。

  碳-14使幽门螺杆菌的检测变得非常简单。然而,碳-14的生产可不简单,主要依靠核反应获取,因此长期依赖进口。

  前不久,中国核工业集团下属的秦山核电站正式开始利用商用堆生产碳-14同位素,标志着碳-14的生产开启自主化道路,将有效解决我国碳-14同位素供给问题,带动同位素应用产业链发展。

  什么是碳-14?

  自然界主要有3种碳同位素:碳-12、碳-13和碳-14,对应的丰度分别为:98.89%、1.11%和1.2×10-10%,其中碳-12和碳-13为稳定同位素,碳-14为放射性同位素。天然宇生碳-14是由宇宙射线撞击空气中的氮原子产生的, 碳-14又会通过β衰变为氮-14原子,如此循环往复,保持碳-14浓度基本不变。

  除此之外,人类的活动也会产生碳-14,比如上世纪中期频繁进行的核试验,产生了大量的碳-14,使得那个阶段大气中的碳-14含量增加了不少。

  什么是尿素呼气试验?带着这样的疑问,记者走访了我国第一家采用自主呼气试验技术开展幽门螺杆菌检测的公司,也是目前国内最大的幽门螺杆菌诊断产品的供应商——深圳市中核海得威生物科技有限公司。

  “幽门螺杆菌是目前已知唯一在人体胃内长期存活的细菌,尿素呼气试验就是用同位素碳-13或同位素碳-14标记的尿素胶囊。受检者吞服之后,其与胃部幽门螺杆菌产生的尿素酶发生反应,产生二氧化碳。我们通过收集受检者呼出气体中的碳-13或碳-14,并采用技术手段进行检测,就可以知道是否感染幽门螺杆菌”,公司党委书记、董事长韩全胜这样告诉记者。

  “为明确患者有无被幽门螺杆菌感染,临床上需要一种敏感性高、特异性强、快速、简单且安全的幽门螺杆菌诊断方法,来开展幽门螺杆菌的检测,碳-14尿素呼气试验就是其中一种方法。”武汉大学人民医院消化内科医生周中银表示。

  目前来看,由于这种检测方法具有无痛、无创、快速简便、无交叉感染等优点,已成为在临床上应用最广的一种无创检测手段。

  碳-14有放射性,会不会对人体有害?

  “我们进行一次碳-14尿素呼气试验的有效剂量仅为1.59μSv(微西弗),比我们乘坐飞机飞行1个小时所受到的辐射剂量还低。而根据国际通用的管理限值规定,公众受照射的个人剂量限值为每年1mSv(毫西弗),根据此限值,从理论上来说,每人每年可做629次碳-14尿素呼气试验。”韩全胜告诉记者。

  他补充说:“碳-14无处不在,人体本身就含有碳-14放射性核素,而且每时每刻都在发生着放射性核素的衰变。”

  他举了一个例子,体重为70kg的人体内含有12.6kg碳元素,其中碳-12约有12.46kg,碳-13约有135g,碳-14约有0.015ug。碳-14对应的原子数为6.50×1014个,放射性活度为2490Bq(贝可)。

  但其实,我国碳-14生产长期依赖进口,国产化道路并非一帆风顺。

  2005年,澳大利亚的科学家巴里马歇尔和罗宾沃伦被授予诺贝尔生理学或医学奖,原因是他们发现了幽门螺杆菌是引起胃炎和胃溃疡等疾病的病原体。

  也正是凭借诺贝尔奖的影响力,幽门螺杆菌逐渐走进公众视野,被广泛关注,相关产业迎来快速发展。

  “与幽门螺杆菌检测快速发展形成反差的是,目前我国碳-14的供应全部依赖进口,价格贵,而且供应得不到保障。”对此,韩全胜补充道:“而国内的碳-14原料产值规模每年约有4000万元,带动的上下游产业链的总产值规模巨大,且呈现逐年快速增长趋势。”

  可以预见,碳-14国产化后,可大幅降低原料采购费用,同时得益于稳定、充足的供应,将会对促进上下游产业的发展起到一个非常好的保驾护航作用。

  为什么要用商用堆生产碳-14?

  4月26日下午,在浙江省嘉兴市的秦山核电站,我国首批“碳-14”批量化生产正式启动,预计将在2024年开始向市场供货。

  梦想照进现实。“碳-14”在商用堆进行生产,在国内乃至世界上都是首次。“碳-14”是如何生产出来的?

  韩全胜告诉记者,当核电站机组运行时,堆芯内会产生大量的中子,这些中子会持续轰击放在堆芯里的氮元素的靶件,氮在反应堆中发生核反应,吸收一个中子,释放一个质子,形成一个有6个质子、8个中子的新元素,这就是“碳-14”。

  此次用于生产“碳-14”的核电机组是秦山核电基地的重水堆核电机组,秦山核电基地是目前国内核电机组数量最多、堆型最丰富、装机最大的核电基地。而我国在运的大部分核电机组是压水堆机组,比如我国自主设计的第三代核电型号“华龙一号”。由于独特的堆芯设计和物理特点,重水堆可以实现不停堆换料,在生产同位素方面具有独特优势。

  “过去我们曾经利用研究用的小型反应堆来生产碳-14,由于需要经常开展过程检查,生产不连续,导致碳-14产量小,无法形成稳定的供应。使用商用核电机组可以长期保持高功率稳定运行,连续稳定地生产碳-14,充分缓解国内日益增长的碳-14使用需求。”韩全胜说。

  韩全胜认为,启动碳-14批量化生产后,产量可充分满足国内需求,可以解决我国碳-14自主供给短缺的问题,同时将有力带动我国同位素应用产业链的发展。

  http://epaper.cenews.com.cn/html/2022-06/15/content_77204.htm

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