Kohlenstoff-14, der Goldstandard für den Test auf Helicobacter pylori, steht tatsächlich im Zusammenhang mit Kernkraftwerken!

Was ist Kohlenstoff-14?

Kohlenstoff-14 ist ein radioaktives Isotop von Kohlenstoff. Wenn wir normalerweise „Kohlenstoff“ sagen, wie beispielsweise bei gewöhnlichem Graphit, Diamant usw., meinen wir im Allgemeinen Kohlenstoff-12, das 6 Protonen und 6 Neutronen enthält. Der Kern von Kohlenstoff-14 enthält 6 Protonen und 8 Neutronen und unterscheidet sich damit von den üblichen stabilen Isotopen Kohlenstoff-12 und Kohlenstoff-13. Als Tracer zeichnet sich Kohlenstoff-14 durch eine einfache Methode, leichte Verfolgung, geringe Toxizität sowie hohe Genauigkeit und Empfindlichkeit aus. Sie spielt eine wichtige Rolle bei der Untersuchung der Verteilung von Stoffen, der Aufdeckung von Reaktionsmechanismen, der Aufklärung von Migrationsprozessen und der medizinisch-klinischen Diagnostik. Es wird häufig in der Krankheitsdiagnose, der Entwicklung neuer Medikamente, in der Industrie, der Landwirtschaft und vielen anderen Bereichen eingesetzt.

Welche Anwendungen gibt es für Kohlenstoff-14?

Kohlenstoff-14 hat ein breites Anwendungsspektrum, darunter:

Medizinische Diagnose: wie z. B. Helicobacter pylori-Nachweis und pharmakokinetische Studien.

Umweltüberwachung: Wird verwendet, um die Konzentration von Partikeln in der Luft zu messen, beispielsweise PM10 und PM2,5.

Wissenschaftliche Forschung: Als Tracer in der Landwirtschaft, Chemie, Biologie und anderen Bereichen wird es zur Untersuchung der Pharmakokinetik, der Kinetik chemischer Reaktionen, von Pestizidrückständen usw. verwendet.

Was ist ein Kohlenstoff-14-Atemtest?

Der Kohlenstoff-14-Atemtest ist eine Diagnosemethode zum Nachweis einer Helicobacter-pylori-Infektion. Das Prinzip dieses Tests basiert auf der von Helicobacter pylori in der Magenschleimhaut produzierten Urease, die mit Kohlenstoff-14 markierten Harnstoff in Ammoniak und Kohlenstoff-14-haltiges Kohlendioxid zerlegen kann. Durch das Sammeln und Messen der mit Kohlenstoff-14 markierten Kohlendioxidmenge kann festgestellt werden, ob eine Infektion mit Helicobacter pylori vorliegt. Es handelt sich um eine wirksame, bequeme und nicht-invasive Methode zum Nachweis von Helicobacter pylori, die dabei hilft, eine Helicobacter-pylori-Infektion rechtzeitig zu erkennen und zu behandeln und so die Magengesundheit der Menschen zu erhalten.

Was sind die wichtigsten Methoden zur Herstellung von Kohlenstoff-14?

In der Natur entsteht Kohlenstoff-14 häufig durch die Wechselwirkung kosmischer Strahlung mit Stickstoffatomen in der Atmosphäre. In der modernen Industrie wird Kohlenstoff-14 hauptsächlich durch Neutronenbestrahlung in Kernreaktoren oder durch die Reaktion von Neutronenstrahlen aus Hochenergiebeschleunigern mit stickstoffhaltigen Substanzen hergestellt, um den Bedarf der wissenschaftlichen Forschung und der industriellen Produktion zu decken.

Wie produziert das Kernkraftwerk Qinshan Kohlenstoff-14 auf der Basis von Schwerwasserreaktoreinheiten?

Qinshan Nuclear Power nutzt seine Schwerwasserreaktoreinheiten zur Herstellung von Kohlenstoff-14, hauptsächlich durch die Platzierung spezieller Ziele im Schwerwasserreaktor zur Neutronenbestrahlung. Nachdem das Ziel in einem Schwerwasserreaktor eine bestimmte Zeit lang bestrahlt wurde, absorbieren die darin enthaltenen Kohlenstoffatome Neutronen und wandeln sich in Kohlenstoff-14 um.

Warum sollte man sich für die Kohlenstoff-14-Produktion für einen Schwerwasserreaktor entscheiden?

Schwerwasserreaktoren verfügen über einen hohen Neutronenfluss und sind daher ideal für die Produktion von Kohlenstoff-14 geeignet. Verglichen mit der aktuellen Produktion von Kohlenstoff-14, die hauptsächlich auf Forschungsreaktoren beruht, gewährleistet die Schwerwasserreaktoreinheit des Kernkraftwerks Qinshan einen stabilen Hochleistungsbetrieb über lange Zeiträume und weist eine hohe Zuverlässigkeit auf. Es kann eine stabile Versorgung und sichere Produktion radioaktiver Nuklide gewährleisten und weist relativ niedrige Produktionskosten auf.

Welche Bedeutung hat die Entladung des Kohlenstoff-14-Reaktors des Kernkraftwerks Qinshan?

Bisher war mein Land bei der Kohlenstoff-14-Versorgung fast vollständig von Importen abhängig. Dies ist das erste Mal auf der Welt, dass das radioaktive Isotop Kohlenstoff-14 mithilfe eines kommerziellen Reaktors hergestellt wurde, und es ist auch das erste Mal, dass in meinem Land die Massenproduktion von Kohlenstoff-14 gelungen ist. Dadurch wird der gravierende Mangel an unabhängiger Versorgung mit Kohlenstoff-14-Isotopen im Inland vollständig behoben und ein Beitrag zum Aufbau eines „gesunden Chinas“ geleistet. Darüber hinaus wurden durch die erfolgreiche Umsetzung des Kohlenstoff-14-Projekts auch wertvolle Erfahrungen für die Förderung weiterer Isotopenprojekte gesammelt und das Vertrauen in den Aufbau einer Isotopenproduktionsbasis gestärkt.

Welche weiteren Verarbeitungsschritte sind für Kohlenstoff-14-Ziele erforderlich, nachdem sie aus dem Reaktor entnommen und medizinisch genutzt wurden?

Nachdem das Target aus dem Stapel genommen wurde, wird es zerlegt, das Kohlenstoff-14-Element wird extrahiert und Kohlenstoff-14 wird auf der Trenn- und Extraktionsproduktionslinie von CNNC Qinshan Isotope Co., Ltd. verfestigt. Das Kohlenstoff-14 im Target wird in eine stabile Bariumcarbonatverbindung umgewandelt, die dann zur Verwendung in der Back-End-Pharmaproduktion, der wissenschaftlichen Forschung usw. auf den Markt gebracht wird.

Welche weiteren Erfolge hat Qinshan Nuclear Power neben Kohlenstoff-14 bei der Isotopenproduktion erzielt?

Bevor Kohlenstoff-14 in die Reaktorproduktion einfloss, hatte Qinshan Nuclear Power bereits die Produktion von Kobalt-60 erreicht. Kobalt-60 ist ein radioaktives Isotop des metallischen Elements Kobalt und kann in vielen Bereichen eingesetzt werden, beispielsweise in der Lebensmittelkonservierung, der industriellen Fehlererkennung und als Gammaskalpell. Durch die kurzen Produktionszyklen und den großen Produktionsumfang von Schwerwasserreaktoren kann das im Kernkraftwerk Qinshan produzierte Kobalt-60 den Großteil der Nachfrage auf dem Inlandsmarkt decken und teilweise exportiert werden, ohne dass die Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit der Anlagen beeinträchtigt werden.

Darüber hinaus arbeitete Qinshan Nuclear Power aktiv mit relevanten Einheiten zusammen, um die Entwicklung von Produktionstargets für Yttrium-90-Glasmikrokugeln sowie die Forschung, Entwicklung und Installation von Geräten zur Isotopenproduktion abzuschließen. Dies förderte wirksam die Entwicklung von Industrieketten für die Isotopenanwendung, wie etwa Bestrahlungsverarbeitung, nuklearspezifische medizinische Versorgung, Herstellung von Geräten für die Nukleartechnologie, Vorbereitung der Nuklearmedizin und diagnostische Medizin, und half beim Aufbau einer nationalen Demonstrationsbasis für die Industrie für die Anwendung von Nukleartechnologie.

Welche Pläne und Ziele verfolgt Qinshan Nuclear Power auf der Grundlage der Kohlenstoff-14-Produktion zur Förderung der Entwicklung der Isotopenindustrie?

Qinshan Nuclear Power orientiert sich an der nationalen Strategie, hält mit der Gruppe Schritt, nutzt die Vorteile seiner Einheiten voll aus, fördert wissenschaftliche und technologische Innovationen und baut klar eine „Isotopenproduktionsbasis“ auf, um die Entwicklung der Industriekette für Isotopenanwendungen aktiv voranzutreiben. Bis 2024 kann Qinshan Nuclear Power zusätzlich zur bestehenden industriellen Produktion von Kobalt-60, medizinischem Kobalt-60, Kohlenstoff-14 und anderen Radionukliden auch Produktionskapazitäten für Yttrium-90, Lutetium-177, Strontium-89 und andere Radionuklide aufbauen. Die Produktionskapazität soll den Inlandsbedarf decken und einen neuen und größeren Beitrag zum Kernkraftwerk Qinshan leisten, indem sie zum Aufbau eines „gesunden Chinas“ beiträgt und das Wohlergehen der Menschen steigert.