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)