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美国重启稳定同位素富集能力,橡树岭实验室成关键支点

7月9日,美国能源部科学办公室同位素研发与生产项目(IRP)披露,美国正在重建并升级本土稳定同位素富集体系。以橡树岭国家实验室(ORNL)的技术进展为核心,这一布局被视为美国摆脱长期依赖海外供应、补齐医疗、国防和工业关键材料短板的重要一步。

自1998年二战时期遗留的卡鲁特隆装置退役后,美国大规模稳定同位素国产富集能力长期不足。此次恢复的重点不只是“重新生产”,而是通过现代电磁同位素分离技术(EMIS)和气体离心同位素分离技术(GCIS),建立更高效、更精准的新一代富集平台。

其中,ORNL基于等离子体科学推进的EMIS技术是核心突破。与传统设备相比,新系统可在同一生产流程中分离并富集同一元素的多种同位素,提升了生产灵活性和材料覆盖范围。

目前相关能力已指向多个高价值应用场景:

医疗领域:EMIS设备可稳定富集镱-176,该同位素是生产镥-177的重要前体,而镥-177已用于获FDA批准的靶向癌症治疗。

量子与半导体技术:同一装置运行时,还可提取镱-171,用于原子钟和量子计算研究;ORNL还展示了制备锗-76、硅-28等先进技术所需同位素的能力。

国家安全与诊断:部分镍同位素可用于国土安全机场扫描设备,也可作为正电子发射断层扫描(PET)相关材料前体。

医学影像:GCIS当前重点生产氙-129,该同位素可用于磁共振成像(MRI)肺部疾病诊断。

在产能建设方面,ORNL稳定同位素生产与研究中心(SIPRC)正在推进,计划于2028年开始分阶段投入运行。该设施建成后,将进一步扩大美国稳定同位素供应链规模。

为提高未来生产效率,ORNL还计划把人工智能、机器学习和自动化系统纳入同位素富集及化学处理流程。同时,该实验室继续管理国家稳定同位素库,并与高校、国家实验室和私营企业合作培养专业人才,以支撑美国在同位素领域的长期竞争力。


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