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比稀土更稀缺的锎元素,一克一点五亿,中国为何必须自主突破呢?

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在一些三甲医院的妇科病房里,有一种叫"中子刀"的治疗方式,正在悄悄给宫颈癌晚期患者续命。医生把一颗米粒大小的胶囊,顺着导管送进肿瘤内部,让中子从里往外密集轰击癌细胞。

很多人不知道,这颗小胶囊里装的东西,论克卖大约一点五亿元人民币,而且整个地球都不出产它。它的名字叫锎-252。

提到稀缺,很多人第一反应是稀土。中国确实是全球最大的稀土生产国,一年从地里挖出来、按氧化物算的稀土有二十多万吨。



可稀土再金贵,地球里到底是有矿的。锎-252不一样,它压根不在任何矿脉里,每一颗原子都得在反应堆里一点点"养"出来。

全世界一年的产量加起来,还凑不够一克。



锎-252这个天价,不是谁炒上去的,是从工艺、时间和废料里一分一分熬出来的。它生不出来,只能"种"。

这东西主要靠辐照钚或者锔的氧化物靶件来生产,链条又长、损耗又大,得让靶核一级一级地俘获中子才行,而且必须在中子通量极高的反应堆里。技术资料里写得很明白,只有在中子通量达到每平方厘米每秒10的15次方以上的高通量反应堆里,才具备生产锎的能力。

普通核电站那种反应堆,根本够不着这个门槛。种出来还要"挑"。



把锎从辐照过的靶件里分离提纯,全程得在一米多厚的混凝土热室里隔着墙、靠机械手远程操作,人根本不能靠近。光是运输就够呛——运输锎-252必须用专用的重型屏蔽容器,一个容器最多装一克,否则没法保证安全。

一个桶造价就要好几百万美元。最扎心的是,它还会自己"消失"。锎-252的半衰期只有2.645年,平均中子能量2.13兆电子伏。

换句话说,每过一年它就自行衰变掉将近四分之一。今天花一亿五买的一克,几年以后大半都化没了。



这一条直接把"战略储备"的路堵死了——囤货一点意义都没有,只能眼睁睁看着上亿的东西在库房里蒸发。那能不能多找几家供货、绕开卡脖子?

也不行。全世界能稳定供货的就两家:美国橡树岭、俄罗斯。

橡树岭那座高通量同位素反应堆,是西方世界唯一的锎-252供应商,工作功率85兆瓦,拥有研究反应堆里最高的稳态中子通量之一。两家加一块儿,行情好的年份产量也就几百毫克,定价权牢牢攥在美国能源部手里,买家排队等着、连还价的余地都没有。



说起来这东西早些年并不贵。美国从上世纪70年代初开始向工业和学术界出售锎-252,当时每微克才卖10美元,1970到1990这二十年总共也只卖出去150微克。

如今,它已经成了名副其实的"地表最贵"。



可能有人觉得,锎-252不就是个用量极小的科研材料嘛,断了换别的不就行了。这个想法,错得离谱。

它其实是一颗看不见、却谁也离不开的螺丝钉。先说开头那台中子刀。

我国从上世纪90年代开始生产和应用锎-252中子源,把它做成锎针用于近距离治疗,它是能够产生丰富中子的唯一核素。它为什么对晚期患者特别管用?



关键在于中子的脾气。中子的放射生物效应高、对细胞杀伤力大,而且对氧的依赖小,缺氧和有氧状态下作用一样。

要知道,那些躲在肿瘤深处、缺氧的癌细胞,恰恰是X线、γ线最难杀死、最容易导致复发的"硬骨头",而中子刀正好专治这个。对常规放疗效果不好的宫颈癌患者来说,这是实打实的一条活路。

再说核电。压水堆头一回启动的时候,新装的核燃料里几乎没有中子背景,探测器就跟在黑屋子里摸东西一样,看不清堆芯到底什么状态,万一出事根本来不及反应。



因为新鲜核燃料缺乏安全引发链式反应所必需的中子通量,必须用锎-252这类强中子源制成的启动源来补充。华龙一号、国和一号这些百万千瓦级的大机组,每台第一次点火都得装上锎-252初级中子源。

源头一断,调试就得停,延期一个月损失轻松过亿,还会牵连到整个电网的调度安排。工业和安检领域也少不了它。

集装箱里有没有藏爆炸物、煤里成分怎么样、核燃料棒有没有暗伤,很多都靠它发出的中子束来探。中子源在石油天然气和煤田勘探、活化分析、中子照相、水分测量以及核反应堆启动等方面,都有广泛应用。



把这些凑到一块儿就明白了:锎-252不是哪一个行业的小耗材,它是核电、医疗、工业安检一起在头顶上指望着的那根梁。平时谁也感觉不到它,可一旦它松了,好几个领域跟着遭殃。

中国和锎-252打交道的源头,要追到苏联解体那段日子。当年苏联的核研究机构急着挣外汇,而中国手里既没有造锎所需的高通量研究堆,又看中了这东西的用处,双方一拍即合。



1992年,中俄合资成立了北京双原同位素技术有限公司,通过合作实现锎-252中子源的国产化生产,后来双方还签了延长合作的协议。在那个年代,这是唯一可行的选择,没什么可指摘的。

可三十多年过去了,国内条件早就变了,双原这套模式却基本没变。说白了它干的是"来料加工"——俄方在反应堆里把锎-252辐照出来,中方拿到料封装进金属胶囊、贴上标签卖出去。

上游的辐照能力、靶材制备、化学分离,一样都不在中方手里,任何环节都绕不开俄方。国内每一家要用锎-252的单位,都习惯了向双原排队订货,双原再向俄罗斯排队下单。



整条供应链细得像一根线,时间一长,大家反倒把这种脆弱当成了常态。直到2023年,原子能科学研究院发出一份锎-252中子源的单一来源采购公示,这根细线的危险才被摆到台面上——连国家级的核科研机构都白纸黑字承认,全国找不出第二家能供货的。

好在国家早就把这当成必须啃下来的硬骨头。清华大学的论证里说得直白:国内目前还不具备生产锎的能力,导致锎粉严重依赖进口,属于可能被"卡脖子"的材料。

转机也在密集冒头。2025年,清华团队公开了一项研究,用详细的燃耗分析程序结合蒙特卡罗模拟,评估锎-252的生产过程,分析不同中子通量和能谱下靶核材料的产量与效率差异。



这等于在为"自己照、自己产"探路子。更关键的是大装置正在落地。

2021年11月,宽能谱超高通量试验堆被列入"十四五"国家重大科技基础设施的优先项目。这座堆内辐照孔道的平均热、快中子通量能达到每平方厘米每秒2×10的15次方,计划2029年左右建成。

它选址在山东威海荣成,建成后将依托这个设施开展稀缺特殊核素生产、解决核燃料及核材料辐照考验、中子学研究等国家战略需求。这个通量水平,正好跨过了量产锎-252的那道坎。



在国家十二个部门联合部署的核技术应用规划里,明确提出要开展铱-192、镅-241、锎-252等工业同位素的制备技术研发,加速实现放射性同位素的自主供应。

目标定得很清楚,到2026年要具备3种以上放射性同位素的自主化供应能力、突破5种以上生产技术,基本扭转关键同位素受制于人的局面,力争核技术应用产业的年直接经济产值达到4000亿元。



一旦中国能自己辐照靶材、自己分离提纯、自己封装锎-252,意味着什么?

意味着核电站点火不必再排队、等别人定价,意味着装了中子刀的医院不用再担心换源时断货,更意味着在超铀元素这个极小的圈子里,中国从一个永远等通知的买家,变成了手里真正有货的那一方。锎-252这个名字,普通人这辈子可能就听这一回。

但它撑起来的那些事——让核电站能点上火、让癌症患者多一条生路、让港口的检测更有底气——早就一声不响地连着每个人的日子了。牌桌上坐得稳不稳,从来不看嗓门大不大,只看手里到底有没有牌。

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