国之光荣40载 | 一文读懂秦山核电同位素“逆袭”之路

同位素——这个对寻常老百姓来说十分遥远的名词，实则与人们生活、健康息息相关的物质，一次次地把秦山核电推上新闻热搜，进入大众的视野。

同位素可分为放射性同位素和稳定同位素。一般而言，稳定同位素主要用来作为制备人工放射性同位素的靶料，最终可用于核磁检测、医药制造、半导体制造、幽门螺杆菌诊断、代谢示踪、核医学治疗等。对于放射性同位素，人类既可以利用其自身带有放射性易于探测的特性作为微量和超微量物质分析的重要手段，也可利用放射性同位素辐射粒子的能量，为制作特种能源、加工特种材料、杀死特定细胞提供全新思路。

秦山核电拥有国内唯一的商用重水堆核电机组，与传统以实验堆作为放射性同位素生产平台的生产方式相比，具有规模化生产放射性同位素的核心优势：堆芯热中子通量更高，慢化剂处于低温常压水平，采用在线换料方式，机组年稳定运行时间较长。这些特性使其具备生产种类多、产量大的特点，无论是长半衰期还是短半衰期的同位素均能生产。

秦山核电的同位素生产之路，还得从钴-60的突破说起。

改革开放以来，我国的钴-60辐射加工产业获得迅猛发展，2015年前后工业钴-60放射源需求已增长到1000万至1200万居里。加拿大和阿根廷早已投入多台重水堆机组生产，产品基本垄断了国际市场，国内进口的钴-60放射源也多为重水堆生产的。利用国内2台商用重水堆生产钴-60，可以填补国内空白，符合建立节约型社会和可持续协调发展的要求。

然而，“零”的突破没有那么简单。

加拿大早在1946年就实现了重水堆生产钴-60，技术已十分成熟。国外有现成的技术，而我国又想在重水堆上应用，所以彼时负责该项目的钴-60项目组首先想到的是国际合作。

在1996年核电工程技术谈判期间，秦山三期就向加方提出在秦山三期重水堆核电工程增加钴-60生产。但加方在工程合同价格谈判阶段有意取消了钴-60生产，他们似乎想在合同价格之外提出更高的价格。于是，第一次寻求合作的尝试失败了。

1998年，国家有关部门进行初步设计审查时，再次提出做好同位素生产的准备。当时的工程总包方加拿大原子能有限公司（AECL）以钴-60生产的知识产权为加拿大MDSNordion公司所有为名拒绝了，所以第二次又没成功。

1999年，在中方的坚持和努力下，通过加拿大原子能有限公司联系，秦山三期开始与MDSNordion公司进行谈判。对方提出一次性付900万美元和多余中间产品低价包销的苛刻条件，这显然无法接受。

多次寻求国际合作未果，“老秦人”始终未放弃同位素钴-60生产的目标。2000年，秦山三期和加方签署了钴-60生产的堆内改造部分的设计变更令，在机组建造期间完成与钴-60生产相关的三项重要改造，为机组运行期间开发钴-60生产技术奠定了坚实的基础。

没有图纸，没有样品，没有经验，自主研发的过程中就像在充满迷雾的沼泽中前行。在引进的大型核电站上进行堆芯重大设计变更，这在中国核电的历史上尚属首次。风险犹存，责任重于泰山！

秦山核电和中国同位素公司、上海核工院、中核北方、中国原子能科学研究院、上海交通大学、西安交通大学等单位携手合作，完全依靠国内技术力量完成自主设计和研制，历时6年多，终于打通了全产业链技术。

2006年6月，提交国家核安全局审查。2008年6月，经国家核安全局四轮审查和对话，获正式批准。2009年1月，首批钴调节棒组件装入秦山三期重水堆1号机组。2009年底，第二批钴调节棒开始换入2号机组进行生产，两次更换均是一次成功。2010年6月，首批辐照完成的钴调节棒组件出堆。中国首次实现百万居里级钴-60辐照生产能力和万居里级钴-60放射源分装能力，产品质量达到国际领先水平，一跃成为全球三大钴-60供应国之一。

2010年秦山核电建成投产国产钴-60生产技术以后，逐渐形成以国产为主、引进为辅的供应局面，满足国内70%左右的市场需求，并从2018年开始规模化出口海外市场，连续数年每年向国际市场出口钴-60百万居里。2020年，新冠疫情期间，国内使用钴-60等核技术对医用一次性防护服进行消毒灭菌，将消毒时间从7至14天降低到1天左右，极大缓解了疫情防控期间防护服紧张的局面，为抗疫赢得了宝贵时间。

有了工业钴-60的生产经验与基础，医用钴-60项目仅历时3年就完成了靶件入堆。很快，秦山核电又将目光锁定碳-14的生产研发。迄今为止，国际上还没有采用商用堆辐照生产碳-14的先例，这无疑是另一项开创性突破。

这个过程中，最艰难的就是寻找靶件材料，共同研发工艺。时间紧迫，项目团队在充分调研基础上提出解决思路，并迅速召集靶件研制各方反复论证，终于找到解决办法，靶件制造得以继续进行。通过安全审查是实现项目目标的重要一关，只有翔实的分析论证材料才能支撑项目安审。每次审评前，团队成员和技术支持单位人员都召开审评准备会，反复审查报告内容及提出质疑问题，分析越辩越明，问题越理越清，方案越做越细，最终在上报审评文件8个月后拿到入堆许可批复文件。

2022年4月2日，碳-14同位素靶件通过出厂验收，4月11日成功取得入堆许可，4月26日首批靶件入堆辐照，开始辐照生产碳-14。

2024年4月，秦山核电碳-14生产靶件顺利出堆，足够满足国内需求，提前超额完成国家原子能机构等八部委发布的《医用同位素中长期发展规划（2021—2035）》中提出的碳-14生产目标。中国碳-14同位素供应长期依赖进口的局面成为历史。

相比于碳-14，镥-177、锶-89、碘-131的半衰期要短得多。如果采用中子辐照方法进行生产，相应的辐照时间较短，不能采用在机组停堆期间进行靶件更换的生产方式，而是需要在机组满功率正常运行期间进行靶件的在线装卸。因此，需要研制一套专用的在线辐照装置，以完成靶件装入堆芯、卸出堆芯、装入屏蔽容器等操作。

2022年下半年，在原理样机研制完成的基础上，秦山核电作出大孔道辐照装置工程化实施的决策，并同步开展工程样机的研制工作。从概念设计到原理样机，再到工程装置，设计团队不断改进、优化方案，从现场布置到部件制造，再到现场安装，设计团队攻克一道又一道难关。

何少华介绍说，重水堆核电站在建设的时候，会在反应堆上预留两个孔道，用于首次启动时观察反应堆运行是否正常。这一孔道就是辐照孔道安装的位置。不过，由于反应堆已经封闭运行，所以安装辐照孔道的难点在于，看不到下面的情形，十几米长的辐照孔道只能“盲装”，安装过程中还不能晃动，否则会碰坏反应堆的排管。同时，对安装的精度要求也很高，如果辐照孔道的上面偏离了哪怕1毫米，下面就会偏离7—8毫米之多。

经过反复探讨和实验，何少华带领团队，首先对一号机组的孔道进行测量，以保证辐照孔道能够符合安装要求，顺利装入反应堆。接下来，何少华带领团队设计出了桁架和定位夹持输送系统，把辐照孔道上方的基准延伸到反应堆中，最终一次性把辐照孔道在二号机组堆芯孔道中准确安装就位。

2023年4月3日，国家核安全局正式批准秦山核电利用辐照试验装置进行钇-90辐照试验，4月23日，项目团队在秦山核电三厂112大修中接续奋战近120小时，圆满完成装置安装、冷态调试及系统标识作业，12月14日，随着首根钇-90靶件顺利出堆，装置热态试验成功完成。

2024年12月26日，我国首个商用堆在线辐照生产同位素装置在秦山核电正式投运，在此生产的首批镥-177医用同位素同步出堆，标志着我国成功掌握批量化在线辐照生产短半衰期同位素的关键技术。

从核能发电到医用同位素生产，对秦山核电而言是历史性的跨越。

“秦山核电作为中国核电起步的地方，应该主动作为，特别是秦山核电拥有国内唯一的商用重水堆，具备同位素产量大、质量稳定、经济性好等独特优势。”2024年1月，秦山核电党委书记、董事长，浙江省人大代表黄潜在浙江省十四届人大二次会议上提出了《关于支持海盐打造全国同位素产业科创高地的建议》。

黄潜的建议得到了浙江省的重视和采纳，推动研究起草了浙江省医用同位素产业发展实施意见，并支持海盐引进落地重大项目，建立产学研深度融合的协同创新模式。

2024年7月2日，全国首个核药领域重大外资项目——诺华项目在海盐县举办奠基仪式。目前，海盐县同位素产业园已集聚核素核药研发生产项目23个，总投资超80亿元，项目达产后预计实现产值超200亿元，到2035年将实现“千亩千亿”核技术应用产业集群。

医用同位素产业化工作也在同步紧锣密鼓地进行中。2021年，中国同辐、秦山核电、海盐县国有资本投资公司共同成立中核秦山同位素有限公司，负责医用同位素的分离和提纯。2024年4月，秦山核电在专项工程处基础上，与海盐县国有资本投资公司共同成立浙江秦山科技有限公司，负责医用同位素生产相关技术和工艺的开发，为秦山核电打造新的增长点。

核素，创造美好生活。

秦山核电医用同位素生产技术开发是一项集体的、光荣的、崇高的事业，许许多多的人在幕后默默无闻地做了许许多多的事，他们严守安全成就事业、勇担国任成就光荣、自主创新成就跨越、开放合作成就典范、超越自我成就梦想，谱下了“国之大者”的奉献之歌，是真正的无名英雄。也许你没有机会看见他们，也没有时间与他们对话，也不知道他们的姓名，但他们的故事已经写进了历史……