古冶古冶硼-10酸是一種固體狀態(tài),由于對慢中子和γ射線有強(qiáng)吸收作用,還可以釋放出α射線和7Li粒子;硼10同位素產(chǎn)品為核反應(yīng)堆的中子吸收劑或屏蔽材料。
古冶硼-10酸的應(yīng)用領(lǐng)域
核工業(yè)
目前,傳統(tǒng)化石能源如石油、煤炭等日趨匱乏,新型替代能源的研究開發(fā)迫在眉睫。核能是可持續(xù)發(fā)展的能源,核能應(yīng)用作為緩和世界能源危機(jī)的一種經(jīng)濟(jì)有效的措施,對我國能源工業(yè)的發(fā)展尤其重要。
其中核電站有著一個(gè)極其重要的地位,全世界在建設(shè)的以及計(jì)劃建設(shè)的核電站有上百座。十三個(gè)五年計(jì)劃中,擬每年新建10-12座核電站;新建核電站每臺機(jī)組,直接消耗硼-10酸100噸,建成后每座核電站年消耗硼-10酸13噸。當(dāng)前,隨著對核電安全性要求的進(jìn)一步提高,核電站中的第二代、第三代核電技術(shù)已經(jīng)成為主流。
出于安全性、經(jīng)濟(jì)性的考慮,在第二代、第三代核電技術(shù)研發(fā)設(shè)計(jì)過程中均采用高豐度硼-10酸代替自然豐度的硼元素,與自然豐度的硼元素相比較,高豐度硼-10同位素可以使核反應(yīng)操作控制達(dá)到較高水平。
隨著核電站的大力發(fā)展,對硼-10酸的需求量越來越大,質(zhì)量要求也越來越高。但由于國內(nèi)硼-10酸一直沒有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),進(jìn)口價(jià)格又非常昂貴,因而公司研發(fā)的硼同位素的分離已精致技術(shù)無疑有著極其重要的意義。
國防工業(yè)
基于硼-10同位素有較好的中子吸收特性,可用來做中子吸收劑和防輻射屏蔽材料,摻加了硼-10同位素的軍事防護(hù)的材料,可以用來制造防護(hù)中子彈的軍用服裝等用品,大量現(xiàn)代武器已經(jīng)采用核動力驅(qū)動,如核潛艇、核動力航母等,其核反應(yīng)過程都需要硼酸來控制,如果采用富集硼-10同位素的硼酸,可以縮小儲存硼酸所用的空間并減輕重量,多裝載一些武器彈藥和物資,增強(qiáng)其作戰(zhàn)能力;
通過冶煉技術(shù)在金屬材料中融入硼-10同位素而制成的合金鋼,硬度高、重量輕,能大大減輕艦船的負(fù)荷,提高艦船的作戰(zhàn)能力。但受制于原料硼-10酸的制約,其發(fā)展速度緩慢,所以在國防應(yīng)用領(lǐng)域中,其前景廣闊。
核醫(yī)療
硼-10酸在癌癥治療中有著重要作用,醫(yī)學(xué)上有一種新的放療方法稱為硼中子俘獲治癌法(BNCT)。這種方法對黑色素瘤和神經(jīng)膠質(zhì)瘤的治療效果較好,而且治療成本相對較低。這種藥物對于癌細(xì)胞具有選擇性,藥物在癌細(xì)胞中濃度比正常細(xì)胞及血液中要高出數(shù)倍,中子主要與 BNCT 藥物中的靶核素(如硼-10同位素)發(fā)生核反應(yīng),產(chǎn)生對癌細(xì)胞殺傷作用的次級輻射 a 射線及反沖粒子 Li,該法靶向性強(qiáng)、強(qiáng)度高,正常細(xì)胞及血液中因藥物濃度低,中子照射后受到損傷比較小,易于修復(fù)。
因此,BNCT 法比常規(guī)放療的副作用?。煌瑫r(shí),硼-10酸較容易進(jìn)入人體組織且對人體的傷害較小,因而臨床應(yīng)用效果很好。在癌癥治療方面,目前國內(nèi)靶向機(jī)已有24臺,并將逐年大量增加。每臺靶向機(jī)年消耗硼-10酸400公斤,所以硼-10酸在醫(yī)療行業(yè)上的發(fā)展前景可觀。
在核醫(yī)療方面,硼-10酸應(yīng)用于硼中子俘獲治療( BORON NEUTRON CAPTURE THERAPY , BNCT)技術(shù),制備成含硼的靶向高效藥劑,大量用于腫瘤治療。在中子束照射下,硼-10酸離子化產(chǎn)生的17LI和α粒子足以殺死腫瘤細(xì)胞,且對正常組織傷害非常小,幾乎不產(chǎn)生副作用。
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