从“零”开始突破，秦山核电如何打开同位素生产新局面？-乐鱼官方app下载

2023-09-08 13:44:59  信息编号：k20230515635743  浏览次数：354

秦山核电是中国核电起步的地方，于1985年开工建设，1991年并网发电，共有9台运行机组，总装机容量666万千瓦，年发电量约520亿千瓦时。2023年6月28日，“溯源新思想·中国式现代化下的核能高质量发展之路”理论研讨会在浙江省嘉兴市海盐县召开。会议深入总结中核集团、中国核电和秦山核电在推动核能安全发展、创新发展、践行“八八战略”中的成果和经验启示，并首次发布了以“忠诚践行国家使命、主动构建机会窗口、大力协同创新体系、始终确保绝对安全、深度打造融合样板、积极弘扬优良传统”为具体内涵，以“自主创新、融合发展”为鲜明特征的“秦山经验”。

一、“零”的突破并非易事

今年4月，秦山核电在秦三厂112大修中顺利完成国内首个商用堆同位素研发平台安装、冷态调试和系统标识，标志着国内首个商用堆同位素研发平台建成。据记者了解，该平台具备在线自动装卸靶件的能力，结合重水堆中子通量高、稳定运行时间长的特点，可以长期、稳定、灵活地开展医用同位素研制和小批量生产工作。

秦山核电专项工程处重水堆研发科副科长樊申告诉《中国能源报》记者，生产同位素需要中子辐照，重水堆堆芯设计显著区别于压水堆，堆芯的热中子通量更高，大概是压水堆的五到六倍。“此外，重水堆的慢化剂处于低温常压水平，采用在线换料方式，允许同位素生产时进行调试等工作，加之机组年稳定运行时间较长，使得重水堆具备生产种类多、长短半衰期同位素均能生产且产量大等特点。”

秦山核电的同位素生产之路，还得从钴-60的突破说起。

钴-60是金属元素钴的放射性同位素，可用于食品保鲜、工业探伤、γ手术刀等诸多领域。“我国加入世贸组织以后，国内辐射加工产业发展迅猛，工业钴-60放射源需求从1998年约200万居里增至现在的1000-1200万居里。”樊申告诉记者，利用国内两台重水堆生产钴-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。

在国内成功生产钴-60之前，我国每年钴-60的需求量大约在800万居里，几乎全部依赖国外进口。“秦山核电三厂（重水堆）两台机组是从加拿大引进的坎杜6型反应堆，其在满功率运行期间有21根不锈钢调节棒组件长期插在堆芯，用以展平中子通量，若将其全部不锈钢调节棒组件更换成钴-59调节棒组件，通过中子辐照，便可以大量生产钴-60辐射源。”秦山核电专项工程处重水堆研发科科长孟智良解释。

从国际市场看，在我国成功生产钴-60前，加拿大８座坎杜重水堆核电机组生产的钴-60占全世界产量的80%以上，几乎垄断了世界钴源市场。秦山三期原副总工程师、钴-60项目组组长唐炯然介绍：“重水堆具备生产周期短、生产规模大的优势，两台机组的钴-60年产量高达600万居里，将满足国内75%的市场需求，而且不影响机组的安全运行和经济性。”

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。

然而，“零”的突破没有那么简单。

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。”唐炯然说，“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。” 唐炯然感慨道。

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。“谈判很艰难，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，我们显然无法接受。” 谈及第三次失败，唐炯然显得有些无奈，“其实，中间我们还与阿根廷谈过，由于他们也是引进加拿大的技术，没有自主知识产权，我们最终还是选择了放弃。”

“三次寻求国际合作全部失败，最终让我们走上自主研发的道路。”唐炯然说。

二、上下一心打开同位素生产新局面

同位素研发项目启动之初便面临诸多挑战——国外将相关技术完全封锁，只能在一些公开发表的论文中找到只言片语，在引进的大型核电站上进行堆芯反应性控制装置变更，在国内尚属首次。“没人敢干这事儿，因为涉及结构设计、核设计、热工安全、事故分析、钴调节棒组件的研制、更换操作，以及强放射性物质运输的辐射安全和制造出有信誉的合格产品等一系列技术难题。”唐炯然回忆道。

好在秦山核电管理层充分认识到该项目的巨大社会效益，历届管理者都积极推动项目开展。在前期给予大量人力物力支持的情况下，2009年，秦山三期明确将做好同位素钴-60的生产作为发展“三个跨越”之一写入了自身的 “333”发展战略。

1999年，秦山三期开展项目可行性研究，从理论上论证了项目的可行性；2000年，项目管理工作移交给中核集团；2003年11月，在秦山三期两台机组投入商运后，中核集团组织各相关单位召开会议，确定正式开展自主设计研发。此后，由中国同位素公司牵头的秦山三期重水堆生产钴-60项目各项工作有条不紊地开展起来。

2003年至2006年，全部依靠国内技术力量开展自主设计和研制。2004年2月，中核集团第二次总经理办公会决定项目实施方为中国同位素公司，秦山三期协助安全申请和实施堆上生产；2006年6月，项目提交国家核安全局审查，2008年6月获批准；2008年底，首批钴调节棒开始换入1号机组开始生产钴-60；2009年底，第二批钴调节棒开始换入２号机组；2010年5月，经一个循环周期安全辐照后，首批钴调节棒顺利出堆。

截至目前，秦山核电三厂两台重水堆产出的工业钴-60同位可满足国内70%左右的市场需求，医用钴-60满足国内市场需求。尤其是在近年全球钴-60供应紧张的情况下，中国已连续向国际市场出口钴-60百万居里。

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。

碳-14同位素生产是秦山核电同位素生产基地建设的首个医用同位素生产项目，尽管已经积累了成功生产工业和医用钴-60的经验，但碳-14同位素生产技术同样属于国内首创，几乎没有任何可借鉴经验，这无疑是另一项开创性突破。

记者了解到，当时的研发团队为了完成2022年4月碳-14同位素靶件入堆这一目标，争分夺秒研究靶件设计思路，进行公司内部论证，编制技术规格书，并与合作单位开展技术讨论，校核分析成果，审查靶件设计和论证文件，编写审评报告，攻破了一道道技术难关。

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，只有详实的分析论证材料才能支撑项目安审。每次审评前，团队成员和乐鱼app官网下载的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。“在堆内辐照两年后，首批商用堆辐照碳-14靶件将出堆，秦山核电将成为国内最大的碳-14原料生产地，年产能完全满足国内市场需求，一举打破我国碳-14几乎全部依赖进口的历史。”樊申充满期待地说。

三、秦山三厂会赚钱：癌症靶向核药国产化

秦山三期工程采用加拿大坎杜6核电技术，装机容量为2台728兆瓦。1998年6月8日1号机组开工建设，2002年12月31日、2003年7月24日两台机组投入商业运行化。

坎杜堆candu（canada deuterium uranium，加拿大重水铀反应堆）是加拿大研发的一种重水反应堆。

秦三厂的重水堆机组是全球为数不多的可生产钴-60的核电机组也是我国唯一的钴-60生产地。

2009年，秦山核电依托重水堆建成投产百万局里级的钴-60生产能力，满足了国内70%的工业需求。

2019年4月1日，中国首个医用钴靶件经辐照后在秦三厂1号机组顺利出堆，这标志着中国通过自主研发成功掌握了医用钴-60生产技术，伽马刀装上了“中国芯”，为我国伽马刀产业的持续发展提供了坚实保障。

2020年，中核集团利用钴-60完成了大批量一次性防护服的辐照灭菌工作，上万件一次性医用防护服从运抵卸货到灭菌完成、整装待发，仅用时6小时。

2021年，国家八部委联合发布了我国《医用同位素中长期发展规划（2021-2035年）》，提出依靠现有反应堆资源，尽快建成短半衰期医用同位素自主生产供应的能力。

2022年中核秦山同位素生产基地开工建设，项目总投资4.6亿元，规划建设五条同位素生产线，包括钴-60、碳-14、镥-177、碘-131和锶-89 等同位素。

项目一次规划、分期建设，一期工程建设包括钴-60、碳-14在内的多条同位素生产线，将切实增强我国同位素国产化生产能力。

2022年4月，首批碳-14辐照生产靶件入堆，计划2024年出堆。

2022年11月25日，首批商用堆钇-90玻璃微球生产靶件研制启动，预计到2024年生产出基本满足国内医疗需求的钇-90，将大大降低肝癌患者的治疗成本。