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硼-10同位素技术突破:生产工艺革新与应用前景广阔
时间:2025-04-08 查看:1229

【导语】

近日,中国科学院上海应用物理研究所联合多家高校及企业,在硼-10同位素(¹⁰B)的高 效提纯与规模化生产领域取得重大突破。这一进展不仅推动了核能、医疗等传统领域的技术升级,还为半导体、新能源等新兴产业提供了关键材料支持。硼-10技术的产业化浪潮正在全球掀起




一、技术工艺:从实验室走向规模化

-10是天然硼元素中丰度仅约20%的稀有同位素,因其独特的中子吸收能力,成为核反应堆控制棒、辐射屏蔽材料的核心成分。然而,传统提纯工艺成本高昂且效率低下,长期制约其大规模应用。

1. 气体离心法升级

研究团队通过优化三氟化硼(BF3)气体离心分离工艺,采用新型复合材料转筒,将单次分离效率提升30%,同时降低能耗。据项目负责人王华教授介绍:“新工艺可使硼-10同位素的丰度达到99.9%以上,纯度满足核级应用需求。”

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图为嘉远工厂实拍,禁止转载

2. 绿色工艺探索

为减少化学废弃物,电解还原法、激光同位素分离等新技术进入试验阶段。清华大学团队利用离子液体电解硼酸盐,初步实现低能耗提纯,未来或颠覆现有生产模式。




二、应用场景:从“核能基石”到“抗癌利器”

随着提纯技术的成熟,硼-10的应用边界不断拓展,成为多领域交叉创新的“明星材料”。

1. 核能安全与第 四 代反应堆

在高温气冷堆、熔盐堆等第 四 代核能系统中,含硼-10的碳化硼陶瓷被用作控制棒核心材料。中国某核电企业透露,国产化硼-10组件的使用使反应堆中子经济性提升15%,年运维成本减少数亿元。

2. 癌症精准治疗(BNCT技术)

硼中子俘获疗法(BNCT)利用硼-10靶向聚集肿瘤细胞,通过中子照射释放高能粒子精准杀癌。2023年,中国首 个BNCT临床中心在厦门建成,治疗胶质瘤、黑色素瘤等疗效显著。专家预测,随着国产硼-10药物获批,治疗费用有望从30万元/疗程降至10万元以内。

3. 半导体与中子探测

在半导体领域,硼-10掺杂可提升碳化硅功率器件的耐辐射性能;其高灵敏度中子响应特性,还被用于核电站辐射监测、海关反恐探测设备。

4. 深空探索与储能材料

-10基复合材料因其轻质和高抗辐射性,被纳入中国深空探测器的屏蔽层设计方案;此外,其在新型硼氢化物储氢材料中的潜力也引发学界关注。




三、挑战与未来:成本、标准与全球竞合

尽管前景广阔,硼-10技术仍面临挑战:

生产成本高99%纯度硼-10价格上涨,需进一步降本;

标准缺失:医疗、核能等领域缺乏统一纯度标准,制约市场推广;

国际竞争加剧:美、俄、日等国加速布局,中国需加强产业链协同创新。

对此,国家同位素工程技术研究中心提出“三步走”战略:2025年前实现关键设备国产化,2030年建成万吨级硼产品深加工基地,并牵头制定国际标准。




【结语】
从核电站到手术台,从太空到实验室,硼-10技术的革新正悄然改变多个产业图景。随着中国在提纯工艺、应用研发上的持续突破,这一“小元素”或将成为“大国重器”背后的关键推手。未来,如何平衡技术自主性与全球化合作,将决定中国在这场高精尖竞赛中的最终站位。



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【通知】常州市嘉远化工有限公司2024年国庆节放假安排

尊敬的客户与合作伙伴:秋色宜人,月满华诞。值此中华人民共和国成立76周年暨中秋佳节来临之际,常州市嘉远化工有限公司全体员工谨向您致以最诚挚的节日问候!感谢您一直以来的信任与支持。根据国家2025年节假日安排,并结合我司实际情况,现将国庆、中秋双节期间的服务安排通知如下:一、假期时间安排放假时间: 2025年10月1日(星期三)至10月8日(星期三),共8天节后上班: 2025年10月9日(星期四) 起,公司全面恢复正常办公温馨提示: 9月28日(星期日)与10月11日(星期六)为调休工作日,我司正常办公二、假期服务保障为保障您的业务不受影响,我们在假期期间做了如下服务安排:紧急事务联系:假期期间,我们安排了专人值班,以应对紧急情况。若您有紧急事务,可通过以下方式联系:专属客户经理:您也可以直接通过邮箱(Anna@czjyhg.com)或手机联系您的专属客户经理,我们将尽快响应。订单与项目进度:放假期间提交的订单或发起的业务请求,我们将在10月9日节后首个工作日起,按顺序集中处理。恳请您提前规划,如有紧急需求可提前与我们的客户经理沟通。月圆人团圆,国泰民安康。 再次感谢您的理解与支持!预祝您与家人:国庆、中秋双节快乐,阖家幸福,万事如意!常州市嘉远化工有限公司2025年9月29日 

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2025-09-29

高纯氟盐:现代工业的"隐形冠军",从锂电池到核电都离不开的关键材料(下)

03 未来前景:新兴应用领域不断拓展随着科技进步,高纯氟盐的应用领域正在不断扩展。在航空航天领域,氟盐作为高温润滑剂和密封材料,能够满足极端环境下的使用要求。在量子计算这一前沿科技中,特定氟盐晶体是制备量子比特的候选材料之一,相关研究正在全球多个实验室紧张进行。新能源技术的快速发展为高纯氟盐带来了新的市场机遇。全固态锂电池、钠离子电池等下一代储能技术,都对氟盐材料提出了更高要求。“未来五年,全球高纯氟盐市场预计将保持年均10%以上的增长速度。”行业分析师预测,随着下游应用领域的不断拓展,这一细分市场将迎来快速发展期。从日常生活到尖端科技,高纯氟盐这一默默无闻的材料正发挥着越来越重要的作用。随着制备技术的进步和应用领域的拓展,这种“小众”材料正在走向舞台中央,成为支撑现代科技发展的关键力量。“理解高纯氟盐的价值,就是理解现代材料科学如何通过极致追求,推动整个技术文明的进步。”一位材料学家如此评价这一看似普通却不平凡的材料。

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2025-09-24

高纯氟盐:现代工业的"隐形冠军",从锂电池到核电都离不开的关键材料(上)

高纯氟盐:现代工业的"隐形冠军",从锂电池到核电都离不开的关键材料(上)你可能从未听说过它,但你的手机电池、未来的核电站甚至治疗你牙病的药物中,都可能有着高纯氟盐的身影。这个看似普通的化学物质,正悄然改变着我们的生活。 当你使用智能手机时,当你驾驶电动汽车时,甚至当你在医院接受PET-CT检查时,一种名为高纯氟盐的材料正在默默发挥作用。这种纯度达到99.99%以上的特殊化学品,已成为多个高科技领域不可或缺的关键材料。什么是高纯氟盐?简单来说,它是氟与其他金属元素形成的化合物,但经过特殊工艺提纯,杂质含量极低。这种高纯度特性使其在尖端科技领域具有不可替代的价值。01 无处不在的应用:从日常电子产品到尖端科技高纯氟盐最常见的应用是在锂离子电池中。作为电解质的关键组成部分,高纯氟化锂能够显著提升电池的安全性和循环寿命。目前主流电动汽车电池中,大多含有这类高纯度氟盐材料。在新能源领域,高纯氟盐更是发挥着核心作用。光伏产业用其制备高效太阳能电池板,氢能源技术中用它来制备燃料电池的关键部件。可以说,没有高纯氟盐,许多清洁能源技术将难以实现商业化应用。更令人惊讶的是,高纯氟盐在现代医疗中同样重要。氟-18标记的氟化钠是PET-CT检查中最常用的示踪剂之一,可帮助医生早期发现肿瘤和骨骼疾病。此外,含氟药物在抗肿瘤、抗病毒等领域展现出独特疗效。02 为何纯度如此重要?99.99%背后的科学道理普通工业级氟盐纯度通常在98%-99%之间,而高纯氟盐的标准是99.99%以上。这看似微小的差异,在实际应用中却会产生天壤之别的效果。以核电领域为例,核级氟盐中即使微量的杂质也会影响中子传输性能,进而影响反应堆的安全运行。同样,在半导体制造中,微量的金属杂质会导致芯片电路短路或性能下降。“高纯氟盐的制备犹如在嘈杂的环境中分辨细微的声音,需要极其精密的技术。”材料科学家这样比喻。制备过程涉及多重纯化工艺,包括化学沉淀、离子交换、区域熔炼等高精尖技术。每个应用领域对氟盐的纯度要求各不相同。电子级要求控制特定金属离子含量,核级侧重中子吸收截面小的元素控制,而医药级则关注生物相容性杂质的选择性去除。 

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2025-09-23

嘉远亮相烟台核电工业博览会,推动绿色化工与核工业发展

2025年9月15日至17日,常州市嘉远化工有限公司成功参与在烟台八角湾国际会展中心举办的2025中国(烟台)核能安全暨核电产业链高峰论坛。本次博览会以"发展清洁能源·共享低碳未来"为主题,汇聚了核电工业领域的众多知名企业和专家。展会期间,嘉远重点展示了高纯氟盐、硼10酸等明星产品在核电专用化工材料、核级防护涂料及清洁能源配套化学品等领域的应用成果。嘉远展出的硼10酸受到业内专家的广泛关注。通过此次参展,嘉远与核电产业链上下游企业进行了高效的交流沟通,建立了深入的合作联系。嘉远展示的创新产品彰显了其在化工材料技术实力,为推动化工行业绿色转型贡献了力量。嘉远代表表示,将以此次参展为契机,持续加大研发投入,深化与核电产业的协同创新,为实现"双碳"目标提供更多优质的化工材料解决方案。

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2025-09-23