氫同位素分離及製品技術開發取得重大突破

2020-11-25 科學網
堅持自主創新 躋身國際一流
氫同位素分離及製品技術開發取得重大突破

 

大連世紀新源技術開發有限公司多年來發揮自身的技術優勢,堅持自主創新,圍繞氫同位素及製品技術進行研究開發,不斷取得重大突破,許多技術已在國內領先,並躋身國際一流行列。

 

技術全面成果配套

 

眾所周知,氫有三個同位素:氕、氘、氚。氕,是氫的主要穩定同位素,天然氫中氕佔99.985%,因此,氕氣適用於所有應用超純氫的領域。除此,氕還可做氣相色譜的載氣,用於氫同位素的分析上。氕氧結合生成無氘水或超輕水,可治療癌症,被醫學領域稱為「生命之水」。

 

氘,是氫的又一種穩定同位素,也稱為重氫。氘作為核聚變的重要原材料,不僅可以軍用,而且也可以民用。受控核聚變(人造太陽)就是以氘為重要基礎原料,把氘氚核聚變反應產生的巨大能量收集起來,為人類造福。人們知道,核聚變一般是指氘氚聚變合成較重的原子核氦而釋放出巨大能量的過程。在自然界,太陽就是一個超巨型的「核聚變反應堆」,而受控核聚變是在人工控制下進行的。因此被俗稱為「人造太陽」。據專家測算,1公升海水裡可提取0.03克氘,在聚變反應中釋放的能量相當於燃燒300公升汽油產生的熱能。或者說,1克氘參與核聚變釋放的能量相當於1萬公升汽油。因為氘是從海水中提取的,所以這種新能源具有取之不盡、用之不竭、廉價、清潔等特點。在傳統能源日益枯竭的情況下,它已成為人類未來賴以生存和發展的主要新能源。近些年,不少發達國家都在進行受控核聚變試驗,我國與歐盟、美國、日本合作,正在法國建設受控核聚變反應堆,我國自己的合肥科技島託卡馬克試驗堆也不斷取得新進展,氘的用量會越來越多。氘氧結合生成重水。氘還可廣泛應用在科研、醫療、電子、農業、工業、特種燈具等行業。

 

氚,是氫的一种放射性同位素,也稱為超重氫。氚,除軍用外也是受控核聚變反應(人造太陽)這種新型能源的基礎原料,氚還可作為標記化合物用於科學研究等領域。

 

氕、氘、氚的製取是一種技術難度很大的工作,目前在國際上只有少數幾個發達國家掌握這一技術,我國在此之前還沒有全面掌握它。大連世紀新源技術開發有限公司經過多年的自主創新,已經全面掌握了制氕技術、制氘技術和從核廢料中提取氚的技術,並研製成功了相應的設備和催化劑及其檢測方法,成功地申報了6項國家發明專利。像這樣全面系統地掌握氫同位素分離及製品技術,在國內是首屈一指的,在國際上也是很少有的。

 

氘氣純度超過美國

 

目前,三個「9」以上的高純氘氣,只有個別發達國家能夠生產,國內所需高純氘氣主要是靠進口。國內只能搞出兩個「9」的,而且產量很低。世紀新源公司採用自己研發的一整套新型工藝設備,製取的氘氣純度達到「99.98%」,超過進口美國劍橋同位素實驗室的最高純度「99.96%」。該公司製取純氘氣技術已獲得國家發明專利,並已具備了產業化的各項技術條件。

 

高效催化劑國內外罕見

 

氫同位素的分離和製取,有多種方法,如蒸餾法,電解法,催化交換法等,其中催化交換法節約能源,節省投資,成本減少一半,但其難點是需要製取用於氫同位素分離交換的高效催化劑。有了這種催化劑,就可成功實現氕/氘、氘/氚分離及交換。目前,國內外不少該領域的科學家都在潛心研究,期待獲得這種催化劑。大連世紀新源技術開發有限公司,憑藉自己的技術優勢和人才優勢,已經研製出這種高效催化劑——HC-8型催化劑,在「從含氚核廢料中提氚試驗」和「以水為原料製取氘氣和重水試驗」中,證明它性能高效,活性穩定,提取率和轉化率都很高。據了解,我國某國家級專業科研機構用於氫同位素分離交換的催化劑,一次提取率為3.4%,在相同條件下,世紀新源公司的HC-8型催化劑,一次提取率為35.9%(轉化率為93%),比國家某專業科研機構的催化劑高出10倍,與國外同類催化劑相比,也具有明顯的優勢。2000年3月,由11名院士參加、20名專家組成評委會,對該公司「用催化交換法從含氚核廢料中提氚研究」項目進行了評審,會上完成的《評審意見》指出:「該項目研究解決問題的方向正確,技術路線可行,社會需求背景明確。」「催化劑研究成果未見國內外文獻報導,與國外同類技術相比,具有創新性。」

 

檢測方法獨具匠心

 

利用氣相色譜儀檢測氫同位素的方法,現在一般都採用氦氣(He)做載氣,在液氮溫度下,對氫同位素進行分離,並通過熱導池檢測器進行檢測。這種檢測方法存在的問題是:1.由於氦氣的分子量同氫同位素接近,其熱導係數差別不大,因此不利於微量組分的檢測;2.氣譜柱在液氮溫度下,存在著氫同位素保留時間長、峰度寬,檢測靈敏度較低的問題。利用這種方法檢測,只能檢測到99%~99.9%,而對99.9%以上的氘氣就檢測不到了。

 

大連世紀新源技術開發有限公司針對上述情況,自主創新了一種新的檢測方法:仍然是利用氣相色譜儀進行檢測,但載氣換為氖氣,其熱導係數與氫同位素差別較大,在液氮的溫度下,明顯提高檢測的靈敏度;改進色譜柱,可有效實現氫同位素的分離;在數據處理上,採用自創的體積校正因子歸一化法或外標法測定氫同位素含量,使檢測做到高準確率,高靈敏度,並且簡便易行。採用這種方法檢測氘氣含量可達99.99%以上。該檢測方法已獲得國家發明專利的認可。

 

神奇超輕水正在產業化

 

超輕水,又稱貧氘水。天然水中含氘量約150ppm(1ppm為百萬分之一),人們稱之為輕水。採用高科技手段,去除水中的氘,使氘含量降低的水,人們稱之為超輕水。國際最新研究結果和科學試驗表明:氘對生命體的生存和繁衍有害,進入生命體後很難代謝出去,高含量的氘對生命體的代謝、遺傳、酶素等都有不良影響,是一種導致生物衰老、病變、癌變乃至死亡的有害物質。而含氘量偏低的超輕水,具有特殊的分子結構,分子因直徑比普通水小一半,進入生命體後具有吸收快、滲透力高、溶解力強的特點,能有效代謝生命體的物質,吸納有益營養,排除有害物質。這些情況對動物如此,對植物如此,對人類也是如此。因此,含氘量偏高的重水被稱做「死亡之水」,而含氘量較低的超輕水則被稱做「生命之水」。更為神奇的是,大量國外臨床醫學試驗證明,當今人類健康最大的「殺手」——癌症,可用超輕水治療。不少肝癌、肺癌、淋巴癌、胃癌、前列腺癌等癌症患者,飲用1~2個月超輕水後症狀減輕,腫瘤縮小,持續飲用,即可治癒。

 

鑑於超輕水的上述特殊功效,當前,世界上一些有條件的國家,都在致力於超輕水的研究開發,匈牙利、羅馬尼亞、美國等國先後公開其研究成果。目前日本、美國、羅馬尼亞等國已將超輕水投入高端市場。日本超輕水公司引進匈牙利原料水,已加工生產成了不同規格的超輕水產品。

 

目前,我國關於超輕水的報導很少,還處於研發階段,尚無產品。

 

大連世紀新源公司運用在氫同位素方面的獨特技術優勢,採用一種全新的方法製取超輕水,目前癌症病人已在飲用。為滿足國內外市場對超輕水日益增長的需求,該公司的產品將會批量上市。

 

科技強則國強。隨著科技的發展,氫同位素製品在軍事和民用領域的應用越來越廣泛,並已經成為極具發展前景的重要產業之一。同時大連世紀新源公司經過多年的努力,在氫同位素分離及製品的開發上已添補了國內多項空白,與世界同步。該公司的目標是,發展建設國家級的氫同位素研發和產業基地,使之逐步成為享譽國內外科技領域的氫同位素研發中心,為國家的自主創新、科技發展作出應有貢獻。

 

《科學時報》 (2009-4-8 B3 產業聚焦)

相關焦點

  • 氫同位素分析又有新突破
    ,首次獲得了氫同位素電離室檢測色譜圖。圖3 含氚氫同位素樣品III分析結果譜圖由圖1-3譜圖擬合得到氫同位素混合氣體中含氚分子態各組分比例,與原始配比比較基本吻合。下一步課題組將進一步完善分析方法並進行標樣比對,提高氫同位素分析的精度。
  • 同位素分離材料研究中取得進展
    因此,從氫同位素混合物中分離、純化和濃縮氘分子具有挑戰性。  針對H2/D2同位素分離這一技術難題,中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室研究員袁大強課題組,以有序微孔MOFs為吸附劑,通過自組裝的低溫氣體穿透裝置探究材料在高通量動態條件下的氫同位素分離性能,該研究為開發基於物理吸附的能耗低、投資少且工藝簡單的選擇性捕獲氘氣技術提供了實驗依據。
  • 中科院天津工業生物所在新型鹼基編輯技術開發中取得重大突破
    中科院天津工業生物所在新型鹼基編輯技術開發中取得重大突破 中科院天津工業生物技術所官網 2020-07-22 11:38
  • 長慶油田頁巖油開發取得重大突破!
    (慶陽廣播電視臺全媒體記者:劉易萌 石強 鎮原臺 杜毅)「十三五」期間,長慶油田在傳統油氣資源開發的基礎上加快頁巖油開發力度,頁巖油開發取得重大突破。實現原油開採連續7年穩產5000萬噸,在甘累計生產原油3878.8萬噸,累計生產天然氣7.85億方,累計實現工業產值1065.73億元。
  • 我國光學薄膜精密微複製技術取得重大突破
    新華社武漢11月10日電(記者譚元斌)經過3年科技攻關,我國光學薄膜精密微複製技術取得重大突破,成功打破國外技術壟斷。這是記者10日從湖北省國防科工辦和湖北航天化學技術研究所獲得的消息。  據介紹,光學薄膜精密微複製技術是在光學薄膜基材表面精密塗布特定配方樹脂,然後在擁有特定設計納微尺度幾何結構的雕刻輥上成型的技術。
  • 量子晶片取得重大突破,技術含量成為全球第一
    打開APP 量子晶片取得重大突破,技術含量成為全球第一 佚名 發表於 2020-04-02 16:00:06 以電子產品和通信領域為例,目前國產手機佔全球市場份額的大部分,而在通信領域,5G技術是最具代表性的例子。 直到今天,中國科學技術在公告,雙邊晶片突破技術限制,世界領先不久!因為說的是量子晶片,所以不能說的是量子技術。以量子計算機為例,量子計算機支持高速數學和計算邏輯,操作速度是現有計算機的數百倍。除了處理能力強之外,雙邊技術還具有很強的保密性。
  • 天津大學膜分離技術取得重大進展,助力破解「溫室效應」
    天津大學大氣環境與生物能源團隊針對「膜分離法捕集二氧化碳」日前取得重大進展,成功研發新型混合基質膜製備技術,該技術製備的膜材料具備優異的二氧化碳捕集性能。相關成果已作為國際權威期刊《溫室氣體:科學與技術》封面文章發表。
  • 河南可見光通信技術研究取得重大突破(組圖)
    (原標題:河南可見光通信技術研究取得重大突破(組圖))
  • 內蒙古重點地區地震預測預警技術科研取得重大突破
    9月19日,內蒙古自治區科技重大專項「重點地區地震預測預警技術研究開發與推廣示範」經中國地震局地球物理研究所等科研機構的9位國內重要專家組成的專家組審核認定,超額完成預期目標。
  • 普瑞斯煙油技術取得重大突破!
    電子菸煙油的核心技術也就在於,如何從植物中獲得尼古丁並應用到煙油中,讓電子菸具有菸草的真實口感,而又不會像菸草一樣生成有害物質。       普瑞斯生物科技(湖南)有限公司經過多年不懈努力,終于于2016年10月首次成功研發出了複合尼古丁。它是由菸鹼與多種植物鹼及有機酸加以配伍混合而成。使菸鹼在性能上取長補短,產生協同作用。
  • 降落傘流固耦合仿真技術取得重大突破
    該技術的重大突破,是航空工業航宇領導重點關注、部門上下通力合作、技術人員不畏困難刻苦攻關的結果,不僅為公司節省了大量的外協費用,更重要的是及時解決了相關型號研製中的技術問題,縮短了產品研製周期,為公司型號研製工作提供了可靠的保障。
  • ...雷射光刻技術取得重大突破;① 近日,中國科學院蘇州納米技術與...
    完全自主研發,我國超高精度雷射光刻技術取得重大突破;① 近日,中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所張子暘研究員與國家納米中心劉前研究員合作,開發成功新型5nm超高精度雷射光刻加工方法。該技術使用了研究團隊所開發的具有完全智慧財產權的雷射直寫設備,打破了傳統雷射直寫技術中受體材料為有機光刻膠的限制,可使用多種受體材料,極大地擴展了雷射直寫的應用場景;② 華創證券指出,亞10nm的結構在集成電路、光子晶片、微納傳感、光電晶片、納米器件等技術領域有著巨大的應用需求,這對微納加工的效率和精度提出了許多新的挑戰。然而,長期以來雷射直寫技術很難做到納米尺度的超高精度加工。
  • 中國核聚變發展取得重大突破
    中國核聚變發展取得重大突破 新一代「人造太陽」裝置——中國環流器二號M裝置建成並實現首次放電 此前,中核集團先後發展了多種類型的磁約束聚變研究裝置,建成了中國環流器一號、新一號和二號A裝置等三大國家重要科研設施,並取得了系列重大科研成果,樹立了中國核聚變研究史上的一座座豐碑
  • 寧夏膠原蛋白肽研發取得重大突破
    日前,記者從寧夏科技廳獲悉,由寧夏鑫浩源生物科技股份有限公司與中科院理化技術研究所合作開展的生物酶法制骨膠原蛋白肽研發項目取得重大突破,項目提取的膠原蛋白肽純度高、水溶性好、理化性質穩定,得到市場一致好評。
  • 環境友好的複合離子液體催化碳四烷基化新技術(CILA)取得重大突破
    環境友好的複合離子液體催化碳四烷基化新技術(CILA)取得重大突破中央政府門戶網站 www.gov.cn 2015-01-05 20:30 來源: 環境友好的複合離子液體催化碳四烷基化新技術(CILA)取得重大突破  碳四烷基化汽油具有高辛烷值、無硫、無烯、無芳等優點,是理想的汽油調和組分。
  • 濟源仿生態大鯢繁殖技術在河南取得重大突破
    濟源市濟水大鯢養殖專業合作社負責人韓太國興奮地說:「這標誌著仿生態大鯢繁殖技術在河南省取得重大突破。」 大鯢俗稱娃娃魚,屬國家二類保護動物,濟源市王屋山銀魚溝一帶是河南省野生大鯢較為集中的區域之一。上世紀80年代始,野生大鯢數量迅速減少,加之其對水質等自然環境的要求苛刻,且繁殖成功率極低,部分地區的野生大鯢已瀕臨滅絕。
  • 中國在微光夜視領域關鍵技術取得重大突破
    光電陰極的靈敏度大幅度的提高,性能參數達到了國內弱光圖像增強器的最高技術參數。標誌著國產高性能微光圖像增強器核心關鍵技術取得重大突破。NVT-7弱光像增強器採用新型的光電陰極組件,使光電陰極的靈敏度提高了一倍,近紅外光譜段響應特性得到明顯提高,夜間檢測能力大大提高。
  • 我國生物酵素技術取得新突破
    酵素技術自發現至今已逾百年,廣泛應用於農業生產,酵素及其自然療法也在民間盛行。但由於我國接觸生物酵素技術時間較短,加之涉及生物、植物、動物、醫療和環境等多個學科領域,使得這項技術難以突破,在我國長期處於空白狀態。
  • 我國海域天然氣水合物產業化進程取得重大突破
    中國經濟周刊—經濟網訊 (記者 謝瑋)3月26日,記者從自然資源部獲悉,由自然資源部中國地質調查局組織實施的我國海域天然氣水合物第二輪試採日前取得成功並超額完成目標任務。在水深1225米的南海神狐海域,試採創造了「產氣總量86.14萬立方米,日均產氣量2.87萬立方米」兩項新的世界記錄,攻克了深海淺軟地層水平井鑽採核心技術,實現了從「探索性試採」向「試驗性試採」的重大跨越,在產業化進程中,取得重大標誌性成果。
  • 中科院:我國加速器低溫超導技術已取得重大突破
    新華社北京6月14日電(記者吳晶晶)記者日前從中國科學院高能物理研究所獲悉,北京正負電子對撞機重大改造工程(BEPCII)的三臺超導磁體聯合勵磁調試獲得成功。這標誌著我國加速器低溫超導技術取得重大突破,表明我國工程人員已掌握了加速器低溫超導技術,完全有能力自行設計、製造大型低溫超導磁體。    據介紹,BEPCII共有兩套低溫超導設備