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【科研进展】我系技术物理研究所成功实现锗同位素工业级分离
发布时间:2021-08-11

2021年7月,技术物理研究所成功实现了72Ge76Ge同位素的工业级分离技术,获得了公斤级的72Ge(丰度大于60%)76Ge(丰度大于90%)同位素产品,解决了锗同位素长期以来进口的问题,为我国锗同位素工业化生产提供了解决方案。

天然锗(Ge)有5种稳定同位素,其中72Ge76Ge分别在半导体制造、双贝塔衰变实验领域有重要应用。丰度高于55%的72Ge可防止硅晶片注入掺杂剂通道,优化器件的性能和速度,消除沟道效应,增强P型金属氧化物半导体场效应管(pMOSFET)的器件性能,因此72Ge在半导体工业中的需求日益增长,目前已达到每年几百公斤。无中微子双贝塔衰变实验是当前粒子物理与核物理的重要科学前沿,是可能突破标准模型的研究方向之一。76Ge丰度高于86%的高纯锗探测器被用于开展无中微子双贝塔衰变测量实验,CDEX、GERDA、LEGEND、MAJORANA等多个实验组均计划使用1吨以上76Ge富集的高纯锗探测器开展无中微子双贝塔衰变实验。同时76Ge作为前体稳定同位素,还可用于生产医用放射性核素78Se当前我国至今尚未形成锗同位素的生产能力, 所用锗同位素全部依赖进口,市场被外国的俄罗斯同位素公司(JSC)、法国新阿海珐公司(Orano)等垄断。

我系技术物理研究所有着数十年稳定分离同位素的科研积淀,积累了丰富的技术经验,拥有级联设备与人才团队方面的优势,自主设计建造了基于工业分离单元的国产级联平台,开展了以四氟化锗为介质的阶梯型级联多组分多遍分离方法研究,通过理论计算和大量实验,调整级联结构,优化供取料流量、分流比等参数,在国内首次成功实现了锗同位素的级联分离。将72Ge76Ge分离相结合,在降低分离成本的同时,获得了公斤级丰度为61%的72Ge产品和丰度为90%的76Ge产品,为我国锗同位素工业化分离提供了完整的技术解决方案。


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