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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2026-09-27 20:08:48
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一粒肉眼几乎看不见的金属屑,只有一微克重,也就是一克的百万分之一。就这么一丁点锎-252,每秒钟能往外喷出大约230万个中子,像一台自己运转、谁也关不掉的微型中子枪。

它贵到什么程度?锎-252没有公开交易市场,价格说法不一。媒体转述的国际报价约每克2700万美元,折合人民币1.8亿到2亿元。坊间流传最广的说法,是"一克一点五亿"。

比价格更要命的是另一件事。稀土好歹有矿可挖,锎在地底下几乎找不到。全世界能成批造它的反应堆,只有美国和俄罗斯各一处。东西攥在别人手里,中国为何必须在它身上自主突破?

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找不到矿的金属,造一克先搭进五十公斤钚

先拿稀土比一比。稀土名字里带个"稀",其实在地壳里并不算少,真正难的是分离提纯。按美国地质调查局的数据,2024年全球稀土矿产量39万吨,中国产量27万吨,占全球69.2%。一年几十万吨,得用车皮拉、用货轮运。

锎这边,年产量根本不在一个量级上。

各方统计口径差得很远,有的说全球一年不足半克,有的行业报告给出的数字要大出好几倍,但大体都在毫克到克这个级别打转。

一边按万吨记账,一边按克甚至毫克记账,放在一起,跟拿一整座粮仓去比几粒米差不多。为什么这么少?因为锎在自然界几乎不存在,1950年美国伯克利的科学家第一次合成它,此后的每一点锎都是人从反应堆里"熬"出来的。

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账算下来很吓人:合成1克锎-252,要消耗10公斤钚-239,外加40公斤钚-235。

五十公斤核材料,最后换回一克。这还只是原料账。钚靶件得放进中子极强的高通量反应堆,一轮轮吸收中子,往更重的元素爬,爬到98号锎的只有极小一部分,一照就是好几年。

出堆以后,靶件放射性极强,据业内文章介绍,分离提纯要在厚重的混凝土热室里进行,人隔着墙,靠机械手远程操作。

你想多掏钱加急?没用。堆就那么几座,靶件就得照那么多年,钱砸下去,时间一天也压不短。贵的根子就埋在这条窄管道里。

上世纪70年代初,美国原子能委员会开始对外出售锎-252,每微克10美元,听着便宜,折成一克就是1000万美元。而从1970年到1990年,整整二十年,美国一共只卖出去150微克,连一克的零头都凑不齐。

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量少到要按微克一点点卖,价格自然就按亿来算。今天国际上约每克2700万美元的报价,"一克一点五亿"的民间说法,都是从这条产能极窄的管道里长出来的。

稀土是矿多但难提,锎是连矿都没有,只能靠少数几座堆慢慢造。

百万千瓦机组要开机,得等一粒外来的源

为什么全世界只有两家能造?门槛卡在中子通量上。《原子核物理评论》2025年的一篇文章把线划得很清楚:要产锎-252,中子通量得超过每平方厘米每秒10的15次方。全球达到这条线、又实际在产的,只有美国橡树岭的HFIR和俄罗斯的SM-3。

国内通量最高的工程试验堆HFETR,通量约为每平方厘米每秒6.2×10的14次方,主要干的是燃料和材料的辐照考验,也生产钼-99、碘-131这类医用同位素,产品单上没有锎-252。这条线,不是多花钱就能跨过去的,得有一座专门为它设计的堆。没有堆,就只能走合作的路。

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1992年,中国原子能科学研究院和俄罗斯原子反应堆研究院合资成立北京双原同位素技术有限公司,俄方出锎原料和工艺设备,中方负责封装、贴标、销售。靠这条线,1999年重庆装上了国内第一台锎-252中子刀,此后各地陆续有医院开展中子治疗。

可最核心的几道工序,靶件、辐照、热室分离,一直在对方手里。国内用户找双原订货,双原再向俄方下单。据公开报道,2023年原子能院采购锎-252中子源时,走的是单一来源程序。

有的医院给中子治疗仪换一次源,需求量按微克算,也得专门挂出公示。东西买得到,节奏和价钱却由不得自己。最要紧的一环在核电。

压水堆第一次装料、一步步走向临界时,堆芯里中子太少,堆外探测器有一段读不准的盲区,得外加一个初级中子源把信号托起来,行业里普遍用的就是锎-252。

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按行业普遍水平,一座百万千瓦级压水堆首次启动,要用数百微克到毫克级的锎源。再看中国的盘子。截至2026年4月,中国在运和核准在建的核电机组共112台、装机1.25亿千瓦,规模世界第一。

一台台机组陆续排进装料窗口,按现行主流做法,需外加初级中子源才能完成首次启动,锎-252是常用选择,而锑-铍替代路径已经国标化。

这份风险,国家标准的编制说明里写得很直白:"近年来由于国际贸易环境日趋严峻,初级中子源的供应出现了较大不确定性,进而对在建核电厂的工程进度带来了重大风险。"后半句把代价也点破了:工程进度一旦严重拖期,建设成本将大幅增加。

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几十万千瓦、上百万千瓦的机组,可能卡在几百微克的一粒源上。更麻烦的是,这东西囤不住。锎-252的半衰期是2.645年,一克放上五年,只剩下约0.27克。别的战略物资可以趁便宜多买点放仓库,锎放着放着自己就少了。

上游只要有点风吹草动,下游就只能干等。据核技术论坛文章记载,上世纪80年代,橡树岭那座堆因改造停产,全球锎-252就闹过一回短缺,价格跟着往上蹿。两家独占、存不下来、需求还在猛涨,三件事压在一起,风险就一层叠一层。

2026年,中国自主保障能力开始明显提升

既然囤不住,安全就只能靠一件事:自主保供能力要靠已落地封装产线和在建高通量堆共同推进。一次买够的办法,在锎身上行不通。今天花大价钱买来的,几年后大半已经衰变掉。中国要补齐封装制备、替代启动源和在建高通量堆三条能力。

今年,这件事在两条轨道上同时往前推。第一条轨道,是已经落地的。2026年7月3日,中国同辐在四川夹江的放射源研发生产基地全面投产,亚洲规模最大,每年能生产超过10万枚密封放射源。

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基地里专门设了一条锎-252源生产线,还带启动源专线。核电开机用的启动源、中子刀用的治疗源、工业仪表用的源,都在它的产品单上。官方的表述是,这个基地将大幅提升国内放射源自主保供能力,打破部分高端放射源长期依赖进口的局面。

原先封装要靠合资平台,现在制备、封装、回收再利用,都能在自家厂房里完成,排队的环节少了一截,换源、补源的主动权也多了一分。

同一条轨道上,还有核电开机的另一把钥匙。红沿河核电牵头,联合中广核研究院等单位,从2023年7月开始,用三年时间摸索出用锑-铍中子源替代锎-252完成首循环装料启动的路径,编成了国家标准,将于2026年11月1日起实施。

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等于给一台台待开机的机组多备了一条路,不必把工期全押在一粒进口源上。但得看清楚:夹江这条线干的是制备、封装和回收,堆里辐照出锎原料的最上游一步,还没有落到自己手里。这一步,要靠第二条轨道。第二条轨道,是正在建的。

清华大学在建的宽孔道高通量堆,设计功率80兆瓦,辐照孔道的平均中子通量达到每平方厘米每秒2×10的15次方,比产锎那条门槛线还高出一倍。

按《原子核物理评论》的披露,这座堆将建设国内首条锎-252生产线,实现这类稀缺核素的规模化生产和自主稳定供应。与此同时,中国核动力研究设计院也已开始设计建设新的工程试验堆,接续HFETR。这座堆还在建,离出货还有距离。

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眼下的真实状态可以用一句话讲清:下游封装回收已在自家厂房,开机替代路线国标即将落地,最上游的高通量堆正在盖。每一步都是实打实的,但哪一步都不能当成终点。为什么非走这条路不可?

锎太少,全世界的产量按毫克、按克计。锎太贵,一克动辄上亿。锎还存不住,每过一年就自己少掉约四分之一。可中国的核电机组、医院里的中子治疗仪,不会停下来等它。中国为何必须自主突破?因为买来的会衰减,排队要看别人的节奏,只有等在建高通量堆建成并产出,最上游保障才可能补上。

等清华那座堆里第一批靶件出炉,那一微克、每秒喷出230万个中子的小东西,才有望把最上游生产能力逐步接到自己手上。

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参考资料:

每克2700万美元,价值是黄金的65万倍,世界上最贵的金属锎.环球网

中国同辐放射源研发生产基地在四川夹江全面投产.中新网四川

中国同辐放射源研发生产基地建设项目(二期)环境影响报告书及批复(川环审批〔2023〕143号).四川省生态环境厅

基于锕系核合成超铀元素研究的回顾与展望.《原子核物理评论》期刊(核技术类核心)

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