兰州大学团队取得氢同位素及锕系废料分离突破性成果并推动核能迈向可持续发展

聚变能是人类通向清洁、高密度、可持续能源的重要途径，其中氕、氘和氚构成的燃料体系具有能量密度高、燃烧清洁的特点，但三者在物理化学性质上极为相似，长期以来高效分离与循环利用成为聚变能实现的核心瓶颈。同时，核裂变能源利用中产生的高放射性废液富含可再利用的高附加值核素，如 U、Am 和稀土元素，但其高酸度、高辐照和复杂体系极大增加了分离难度。氚及部分锕系元素也是核废水和高放废液中的重要放射性污染源，福岛核电站事故后核废水排放问题再次凸显了这一全球性挑战。因此，在复杂、极端环境下实现同位素和离子的精准分离，不仅是核科学与技术领域的核心科学问题，也是实现核能闭式循环和清洁利用的关键环节。

针对这一重大科学与战略需求，兰州大学稀有同位素前沿科学中心陈熙萌、李湛团队在二维限域调控与核能循环分离体系领域取得了一系列原创性突破。围绕“在二维限域环境中实现能量调控与结构稳健性”这一核心科学问题，团队构建了从氢同位素到放射性离子的统一二维限域调控体系。相关研究成果相继发表于美国物理学会(APS)权威期刊《物理评论X辑—能源》(PRX Energy作为APS旗下PRX系列的高度遴选期刊，自2022年创刊以来聚焦物理与能源科学的深度交叉，致力于刊载具有卓越与持久影响力的重大突破性成果)，以及英国皇家化学会旗舰期刊《化学科学》(Chemical Science )并被选为期刊封面。