核电站和幽门螺杆菌检测看起来八竿子打不着的两个领域，竟然在一种元素身上有了奇妙的联系，这种元素就是“碳-14”。
“碳-14”呼气试验，被长期应用于幽门螺杆菌感染检测，但目前我国“碳-14”供应全部依赖进口。近日，全球首批商用堆“碳-14”辐照生产靶件在中核集团秦山核电三厂入堆开始大规模生产，将彻底解决国内“碳-14”同位素供给问题。
“碳-14”究竟是什么？和我们的生活又有什么关系？今天带大家一“碳”究竟。
01“碳-14”究竟是个啥
地球上每一个生命体都是基于四种元素构建的，其中包括氢、氧、氮以及更为重要的碳，所以，想要了解“碳-14”，首先要知道它和碳元素的“亲缘关系”。在地球上，碳元素有99%以“碳-12”的形式存在，常见的如石墨、钻石等。有大约1%为“碳-13”，至于“碳-14”就更少了，只有约百万分之一的比例。
先来一起重温一下高中物理，质子数决定了元素的种类。在同一种元素中，会出现质子数相同、中子数不同的情况。
碳元素成员都有6个质子，想要识别同胞的兄弟姐妹，还得数一数它们的中子数。例如，“碳-12”有6个中子，“碳-13”则有7个中子，“碳-14”有8个中子。正因为这种质子数相同、中子数不同的特性，导致它们的原子核特性截然不同。
与其他兢兢业业“工作”的兄弟姐妹们不同，“碳-14”是一个“好动”的家伙，可能这会儿它还巧用火眼金睛忙碌工作，下一秒就以另一种形态去“游山玩水”了，所以“碳-14”具有放射性。
02“碳-14”能用来干点啥
既然“碳-14”具有放射性，所以是可以被检测出来的，因此碳-14常被作为标记物广泛应用于农业、化学、医学、生物学等领域，它可是事关多门学科的钥匙。比如，在医学领域“碳-14”被做成胶囊，人们吃入胶囊后进行呼气检测，就可以检测它其中的“碳-14”含量以此判断人体内是否含有幽门螺杆菌。
在农业领域，农药中加入“碳-14”，后期通过检测农作物上“碳-14”的含量，来判断农药的残留量。
“碳-14”还被用于测量环境空气中的颗粒物浓度。如PM10、PM2.5等。
03“碳-14”会对人体有害吗
“碳-14”具有放射性，那用它来检测幽门螺杆菌或加入农药之中会不会对人体有害呢？我国对于“碳-14”有着非常严格的使用标准，事实上，我们做一次“碳-14”呼吸检测所造成的辐射剂量，远远小于吸一根烟所造成的辐射剂量，大约等于坐半个小时的飞机或者吃12根到14根的香蕉所造成的辐射剂量。
04怎么人造“碳-14”
随着碳-14的深入应用，它的需求量越来越大。目前，我国每年的幽门螺杆菌检测需求超过3000万人次。但由于各种原因，虽然国内开展过医用放射性同位素生产相关科研工作，但长期以来一直没能真正形成生产力。那么问题来了，此次量产的“碳-14”是怎么被生产出来的？为何要用商用核电机组来生产？装入核电机组堆芯的材料是科研人员专门研制的含有氮元素的靶件，氮元素的原子中有7个质子、7个中子，氮在反应堆中发生核反应，会吸收一个中子、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”。
核电机组长期高功率运转，可以提供稳定的中子源，“碳-14”也就可以被持续产生出来。而在秦山核电站，重水堆机组中子通量高，简单说就是中子特别多，因此在生产同位素方面具有独特优势。
“碳-14”同位素在秦山核电开始大规模生产，标志着我国“碳-14”的生产正式开启了自主化道路。国产化以后，未来其产量可以基本满足国内需求，其价格将大幅降低，还将有助于带动同位素应用产业链发展。预计国产“碳-14”将于2024年开始向市场供货。
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