近日，中国同辐所属中核高通发布了基于第四代MOF材料的同位素分离新技术——“吸附捕手”，该技术有哪些优势，将应用在哪些方面?这要从天然水中高效获取氘同位素讲起。
水是生命的基石，一个水分子由两个氢原子与一个氧原子构成。在自然界中，氢以氕(1H)、氘(2H)、氚(3H)3种同位素形态存在，其中，氘的原子量是普通轻氢的两倍，被称为重氢——由两个氘原子与一个氧原子组成的重水，在天然水中含量极少，堪称水中稀品。
稀有的背后，藏着关键价值。氘同位素绝非普通物质，它在能源、生物医疗、集成电路等领域扮演着不可替代的核心角色。尤其在核聚变领域，氘是氘氚聚变的燃料核心，其获取效率与成本，直接决定着可控核聚变能否从实验室走向商业化应用，更关系到人造太阳能否真正照进现实。
但问题随之而来
如何高效获取氘同位素？
目前的主流方式是从天然水中分离含氘的重水，本质上都基于G-S精馏技术。“传统方法存在分离因子低、能耗高、成本高昂、安全性待提升等短板。”业内人士坦言，这些问题制约了氘的大规模应用，导致目前国内市场仍大量依赖进口。
就在传统技术面临瓶颈之际，四川传来好消息——中核高通发布了基于第四代MOF材料的同位素分离新技术——“吸附捕手”，引发行业广泛关注。
这项技术的创新之处在于，精准运用2025年诺贝尔化学奖聚焦的第四代MOF材料前沿成果：通过分子尺度的定制化设计，让分离材料具备精准捕捉氘的能力，成功攻克了从天然水中高效提取氘的技术问题，实现了在常温常压这一温和条件下的氘分离。
“相比传统技术
‘吸附捕手’有着‘两高两低’的核心优势。”
所谓“两高”即高纯度、高效率，分离效率是传统技术的4倍，可轻松产出纯度达99.999%(5个9)的高纯度氘;“两低”则是低能耗、低成本，能耗仅为传统技术的三分之一，且原料可直接选用易获取的普通江河水，整体成本降至传统技术的五分之一以内。
此外，该技术还具备设备超小型化、无毒无害、安全稳定性强等特点，为后续落地推广扫清了障碍。
这一突破并非偶然。自2023年起，中核高通研发团队便开启了攻关之路，其间克服了诸多技术难关，包括研发中出现的多类反常现象。例如，重水分子体积微小，要实现精准区分本就困难，加之分子始终处于动态、多维度表达状态，实时分析更是难上加难。
为应对这一挑战，团队从零起步，通过跨尺度结构表征与反演、动态过程解析、多维度表征综合联测等手段，逐步摸清了重水分子的选择性分离机制原理。
在“捕手”材料筛选上，团队更是从数万种候选材料中精选出几十种，还自主研发加速评价装置评估材料稳定性，最终成功开发出高效分离材料与配套装备，实现了对氘同位素的精准捕获。
目前，“吸附捕手”技术已顺利完成小试阶段，预计2027年将推进中试验证，为后续批量化生产做准备。
“吸附捕手”技术的应用场景非常广。除了分离氚、氦-3、锂-6等核聚变关键材料，它还能跨界服务核医疗领域，分离镥-177、铽-161、钇-90等被称为“黄金同位素”的核心原料。“随着氘获取成本大幅降低，未来有望拉低市场上重水价格，进一步解锁更多应用场景，为核聚变、重水堆、核医疗等关键领域提供有力支撑，开辟出产业化发展的全新空间。”
