比稀土还稀缺的锎元素,一克一点五亿,中国为何必须自主突破呢?

adminadmin 欧易资讯 2026-07-13 39 0

今年六月,大湾区有一台百万千瓦级核电机组并网发电,福建漳州的批量化机组也在按月推进调试。 这些钢铁庞然大物首次点火那一刻,用的不是动辄上千吨的主设备,而是几粒拇指盖大小的金属胶囊。

胶囊里封着一种叫锎-252的同位素。 一克标价一点五亿,全球一年凑不出一克。

这个价格的来历,要从一种反常识的物理特性说起。 锎-252会自发裂变,每微克每秒能稳定弹出两百多万颗中子,不靠电源,不靠外部触发。 人类掌握的所有便携式中子源里,目前没有第二种能在这么小的体积里释放出这么强的中子流。

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怎么把它造出来? 得在中子通量极高的反应堆里头,用钚或锔做成的靶件连续辐照五到十年。 中子通量相差一倍,锎-252的生成率可以差到一百倍到一千倍。 只有中子通量达到每秒每平方厘米十万万亿颗以上的高通量反应堆,才具备生产锎-252的能力。 中国先进研究堆功率六十兆瓦,热中子注量率八乘十的十四次方量级,刚好差临门一脚。 这台堆能稳定产出碘-131、锶-89这些医用核素,却始终没法批量出锎。

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分离工序同样折腾。 从一堆辐照过的靶件里把那几毫克锎挑出来,需要一米多厚的混凝土屏蔽墙、全程远程机械手操作。 每生产一毫克,附带产生上百克高放废液,处理费用是个无底洞。 运输用的专用屏蔽桶,光是造价就要几百万美元一只。 一点五亿一克的标价,是从靶件冶金、辐照时长、热室分离、废液处置一道道工序里熬出来的,不是人为炒高,也不是商业溢价。

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全球的产能图谱简单得让人无奈。 美国橡树岭国家实验室一九六五年点火的HFIR反应堆,和俄罗斯NIIAR研究所的SM-3反应堆,几乎垄断了商业级别的供应。 两家加起来好年景几百毫克,差年景一克都凑不出。 定价权握在美国能源部手里,每年由行业联合体汇总需求一次,能源部按成本核算出价格,用户排队提货,没有讨价还价的余地,更别说谈合同条款。 想多囤一点应对断供? 物理规律不答应。 锎-252的半衰期只有两年半多一点,每年自己衰变掉将近四分之一。 今年花一点五亿买一克,到了第四年柜子里能用的剩不到三成。 战略储备这条路被半衰期直接堵死,再有钱也买不来时间。

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替代品也别指望。 钚-铍、镅-铍这些化学中子源强度差几个数量级,加速器中子源体积大、要供电、根本塞不进病人体内。 在某些不可替代的应用场景里,锎-252一断货就意味着整条业务停摆。

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把场景拉到核电厂。 中国核安全法规明文要求,压水堆首次启动必须在堆芯放置初级中子源,让探测器在零功率阶段也能看到中子计数,否则操作员等于在黑屋子里拉控制棒。 今年四月二十日,中广核广东太平岭核电项目一号机组投产发电,正式具备商业运行条件。 在并网之前那段调试期,初级中子源就是这套监测体系的眼睛。 这种需求不是一锤子买卖。 截至太平岭一号机组投产时,中广核在运核电机组达二十九台,装机容量三千三百零四万千瓦,在建核电机组十九台,其中十七台采用华龙一号三代核电技术。 每一台新机组首次启动都要消耗锎源,断供一周就够让区域电力调度焦头烂额。

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再把场景切到肿瘤医院。 中子刀的做法是把锎-252封装成几毫米的胶囊,通过细导管送进宫颈肿瘤内部,让中子从里向外密集打癌细胞。 锎-252衰变产生的中子能量为二点三五兆电子伏,对氧的依赖性小,在缺氧状态与有氧状态的生物作用相同。 通常的X线或γ线在缺氧条件下杀死癌细胞的能力会减弱,乏氧的癌细胞残存下来,会导致肿瘤未控或复发。 中国每小时大约有六名女性死于宫颈癌,相当一部分是晚期病例。 每一台中子刀里的源每隔两三年就得换一颗。 一旦上游断供,全国十几个城市的中子刀医院就会按时间表一台一台停机,没有缓冲期。

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工业和安检领域同样靠它撑着。 港口集装箱扫描里识别藏匿爆炸物、毒品的中子探测装置,煤炭品质在线分析仪,核燃料棒探伤设备,再加上钻井测井用的中子源。 全国对锎的实际需求其实远比外界想象的分散,藏在很多看不见的角落。 一旦上游卡住,连锁停摆的不是一两个行业。

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时间倒回一九八九年。 苏联科学家访问中国原子能科学研究院时带来一批放射源样品,里头就有锎-252。 一九九二年苏联解体后,俄方核研究机构急需外汇维持运转,中俄一拍即合,成立了北京双原同位素技术有限公司,俄方出原料和工艺,中方出场地和销售渠道。 在那个年份,国内还没有任何反应堆能达到生产锎的中子通量门槛,借力是务实的安排。 问题是这个模式一干就是三十多年没大改。 双原本质上做的是来料封装:俄方在反应堆里把锎照出来、化学分离好,运到北京后中方负责把它装进金属胶囊、贴上标签、交付给医院和核电厂。 靶件设计、堆内辐照、热室分离这些真正的核心环节,国内长期没碰到。 清华大学的环评报告里有一句原话:还不具备生产锎的能力,导致锎粉严重依赖进口,属于我国可能被卡脖子的材料类型。

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把这条供应链摆在今年的地缘背景下看,脆弱性就更扎眼。 俄乌冲突进入第五年,西方对俄方核燃料循环的制裁压力一直在加码,从浓缩铀进口禁令到对Rosatom子公司的次级制裁清单。 链条只要被切断一个环节,国内排队的医院和电厂就没有任何B计划。 这种风险在今天已经不是会不会发生的概率题,而是什么时候被波及的时间题。

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突围的动作已经压上来。 国家原子能机构等十二部门联合印发的《核技术应用产业高质量发展三年行动方案(2024—2026年)》给今年定的硬指标是:开展新堆建设和在役堆优化改造,形成重点同位素生产能力,具备三种以上放射性同位素自主化供应能力,突破五种以上放射性同位素生产技术。 方案明确把铱-192、铯-137、镅-241、锎-252等工业同位素制备技术研发列为重点任务,今年正是交账之年。

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硬件层面最关键的工程是清华大学牵头的宽能谱超高通量试验堆。 这个项目二〇二一年十一月被列入十四五国家重大科技基础设施优先项目,堆内辐照孔道平均热、快中子通量可达每秒每平方厘米二百万万亿颗,选址于山东省威海市清华大学荣成先进核能技术科研基地园区,计划二〇二九年左右建成。 依托这座堆建立锎-252、钚-238等稀缺特殊核素辐照生产能力,打破国外技术、资源和价格垄断,实现稀缺特殊核素的自主稳定供应。 二〇二五年十二月,THFR的环评送审公示稿已经挂上生态环境部网站,相当于工程进入开工前最后的审批冲刺。

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半导体、稀土、商用航天几条战线的拉锯没消停,台湾地区方向、南海方向的安全压力也没降温。 在超铀元素这个全球只有几家机构能进的小圈子里能不能有座位,关乎的是一种材料本身。

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