在地球上，碳元素有三种同位素，分别是碳12、碳13这两种稳定同位素及碳14这种放射性同位素，本次我们就来说说碳13同位素在碳排放领域能给我提供哪些帮助。 主要是利用高精度的同位素比值质谱仪（IRMS）来对大气、水体或土壤中二氧化碳的δ¹³C值来进行检测，之后对比已知排放源的“碳指纹库”，即可反向追溯碳排放的具体来源。   一、溯源场景：覆盖多领域的“精准定位” 1.工业源溯源 在工业制造中，碳排放最大的来源就是火电、钢铁、水泥等重点行业，针对这些行业我能可以区分排放来源，即它是自燃料燃烧（如燃煤锅炉）还是工艺过程（如水泥窑碳酸盐分解）。、   2.区域碳排放解析 同样，在我们的城市或者工业园区中等复杂区域中，我们可以通过布设监测点位，分析不同区域二氧化碳的δ¹³C空间分布差异，来溯源哪些地方是高排放，进而进行管控。   3.移动源与农业源区分 而像公路、港口等区域的碳排放中，汽车尾气与农田秸秆焚烧占据了绝大比例，现在我们可以通过碳13丰度清晰划分，来解决传统核算方法中“移动源与农业源混算”的难题。   二、核心优势：超越传统方法的“导航能力” 精准度高：在传统溯源中，我们比较依赖能源消耗数据核算，很容易因为统计误差而导致结果偏差；而采用碳13同位素技术可以直接检测“碳本身”，溯源误差可控制在5%以内，尤其适用于多源混合排放场景。 动态性强：能够实时或近实时监测，捕捉到碳排放的时空变化规律，进而可以避免在静态核算中无法反映“瞬时高排放”的局限问题。 抗干扰性好：同时还不受气象条件或其他气体的干扰，即使在复杂大气环境中，还能够精准识别碳源的特征。 三、未来方向：从“导航”到“智控”的升级 尽管碳13同位素技术在溯源排放中效果突出，但仍旧还有需要突破的地方，比如现场快速检测设备体积大、小众排放源碳指纹库不完善等问题，未来能够在这三个方向进行突破： 1.设备微型化：研发便携式同位素检测仪，实现企业厂区、偏远区域的现场即时溯源； 2.多同位素联用：结合碳14、氧18等同位素，进一步提升溯源分辨率； 3.与数字化融合：将碳13溯源数据接入碳排放监测平台，结合卫星遥感、物联网数据，构建“天地空”一体化的碳排放精准管控体系。   同位素技术不断地研发应用，为我们的生活提供了更好的环境，无论是医疗、农业、工业，还是污染治理、环境保护，都提供了极大地帮助，在未来将会有更多的同位素被国产化，让我们的生活成本更加的低。  

碳13二氧化碳在临床检测中的应用非常关键，本文我们将针对临床检测中碳13二氧化碳气体的核心需求，从制备、储存、质量控制等三个关键环节为大家讲解。   一、制备环节核心要点 1.原料筛选与预处理 我们一般用碳13-碳酸氢钠、碳13-甲醇等医用碳13标记的前体，但要保证同位素的丰度在99%以上，才能符合临床的灵敏度要求。 之后我们需要去除硫化物、氮氧化物等杂质来进行提纯，让它的纯度达到99.95%以上的标准，这一步我们可以采用精馏法进行处理。   2.主流制备工艺 我们在制备碳13二氧化碳的时候主要有两种主流制备工艺，其一是化学合成法，利用碳13-碳酸氢钠与稀硫酸反应，温度在30-40℃生成硫酸钠、碳13二氧化碳以及水； 另一种是采用低温冷凝+分子筛吸附组合的纯化精制工艺，通过零下78°的低温去除水分，在用13X型分子筛来吸附烃类杂质，这种方法可得到不低于99.995%的碳13二氧化碳。   3.制备环境控制 在制备过程中，我们一定要注意制备环境的问题以免出现污染与安全问题， 所以全程都需要在Class8洁净车间进行，采用气流单向流设计；同样设备材质首选316L不锈钢，避免金属离子溶出污染的问题。   二、储存环节关键规范 1.容器与包装 容器要使用内壁钝化处理完毕的铝合金气瓶，15Mpa的工作压力，同时瓶口要配备PTFE密封垫，单瓶容积≤10L，同时贴附内含同位素丰度、批号、有效期、警示语的专属COA标签。 2.储存条件控制 同样环境以及放置规范也要注意，要存储在温度5-30℃，相对湿度≤60%的环境中，一定要注意远离火源和氧化性物质；气体在防止时候要固定防倾斜的直立存放，瓶与瓶之间的距离在10cm以上，同样注意室温储存下有效期不大于12个月，每3个月要抽查一次丰度稳定性，避免产品不符合实验需求。 3.GMP合规要求 要实行“双人双锁”管理，建立完整出入库台账，并且储存区要安装泄漏检测仪，报警阈值不能高于0.5%vol，同时每日巡检并且记录信息。   三、质量控制核心体系 1.关键质控指标与标准   2.全流程质控节点 同样我们要保证质量的问题，每一个质控节点都要抽查检测，如在原料质控中药抽检每批次前体的丰度与纯度；而在中间品控制检测中要在反应终点检测pH值，纯化后第一时间检测水分含量；制出成品后要符合《中国药典》2025版气体标准及ISO15189实验室要求，才可出厂。   2.追溯与校准管理 而且我们要组好溯源管理，建立从原料到成品的全链条追溯系统，通过批号就能调出生产、检测以及储存数据； 而且检测设备，比如IRMS、气相色谱仪等也需要每年通过法定计量机构校准，之后吧校准证书留存归档。   临床检测用的碳13二氧化碳对于每一位患者的检测来说非常重要，关乎到患者是不是真的出现问题以及能否快速解决问题，所以在制备过程中从原料到出厂都要严格把控，为我们的生命安全保驾护航。

在幽门螺旋杆菌的检测中，有两种无创检测方法是临床中最常用的方法，即碳13尿素呼气试验和碳14尿素呼气试验，临床医生表示“这两种方法都是利用幽门螺旋杆菌的尿素酶分解含同位素标记的额尿素，进而检测呼出气体当中标记二氧化碳的含量”； 但是因为碳13与碳14两种同位素的特性大不相同，所以在使用场景、还有安全性方面都有着差异，需要根据具体需求进行选择。   一、核心区别：从原理到适用场景的全面对比 由于碳13是无放射性的稳定同位素，所以碳13二氧化碳的检测能够适用于所有人，安全性极高，可以反复检测，准确率可达90%-95%，受抑酸药、抗生素的影响较小，但是由于试剂制备难度高一些，所以检测费用比较高，还需要专用的碳13红外光谱仪。 反观碳14二氧化碳检测方法，因为碳14有微弱的β射线，所以是放射性同位素，那么在适用人群上仅适用于14岁以上的健康成人，同时孕妇、哺乳期妇女、儿童禁用； 虽然试剂的辐射剂量极低，但是仍有潜在的辐射风险，无法反复使用，准确率与碳13相当，但要规避干扰药物，但是相较于碳13，它的试剂成本更低，检测费用在碳13的1/3左右，而且检测所使用的液体闪烁计数仪和专用检测仪的普及度更高。   二、选择建议：根据人群和需求精准匹配 1.优先选碳13二氧化碳检测的情况 对于像孕妇、哺乳期妇女以及14岁以下儿童，只能选择碳13二氧化碳检测，而且如果需要多次检测治疗的患者，也更加合适。   2.可选碳14二氧化碳检测的情况 而检测治疗成本更低的碳14二氧化碳检测，更适合哪些健康、无备孕计划，同时对于辐射没有太大概率的患者，绝大部分基层医院都有配备碳14检测设备，但是由于碳13检测设备比较贵，不是所有医院都有。   三、共同注意事项：确保检测结果准确 不论使用哪种检测方法，在检测前都最好做足准备，确保结果准确性： 1.停药要求： 检测前4周停用抗生素（如阿莫西林、克拉霉素等）； 检测前2周停用抑酸药（如奥美拉唑、雷贝拉唑等质子泵抑制剂）； 检测前1周停用胃黏膜保护剂（如枸橼酸铋钾）和促胃动力药（如多潘立酮）。 2.空腹要求： 检测前需空腹3-4小时（避免进食、饮水，可少量喝清水），避免食物分解的二氧化碳干扰结果。 3.其他禁忌： 检测前1小时避免吸烟、饮酒、嚼口香糖；胃切除术后患者需提前告知医生。   以上可以看出碳13和碳14检测的核心差异主要在于放射性和适用人群上，检测价格夜有所不同，一般情况下根据预算和医院的设备条件灵活选择。但无论哪种方法准确性都极高，可以说无论是碳13还是碳14为我国的医疗检测方面提供了极大地价值。

在自然界中，硼元素有两种稳定同位素，硼-10正是其中之一，天然丰度大概19.9%，因为其无放射性且半衰期稳定的特性，成为核安全控制、精准医疗等战略领域的核心基础材料。   一、制备技术：国产化突破与工艺演进 在我国，主要通过化学交换精馏法、低温精馏法、激光分离法等方式完成工业化生产； 其中辽宁鸿昊化工采用化学交换精馏法成功制备丰度≥99的硼-10，也是国内唯一每年生产7吨规模的企业，可以说为保障BNCT产业的落地，支撑医用高丰度硼-10的供应起到了关键的作用； 而中核原子能院利用低温精馏的方式，实现了丰度70%硼-10的连续稳定量产，填补了核电级硼-10国产化的空白，降低了核电供应链对外依存风险； 2024年关键技术突破，中核同位素公司利用激光分离法让效率提升了12.3%，单位成本下降8.7%，为低成本扩产、打破国际价格垄断提供新的路径。   二、技术瓶颈与绿色突破 传统工艺依赖腐蚀性非常强的三氟化硼原料，有一定的安全风险；同时传统工艺每吨耗电超10万度，约为绿色工艺的2.5倍，单位耗能相当高； 当下绿色工艺主要利用萃取 - 反萃取法，采用可循环脂肪醇溶剂，分离因子＞1.02，有机污染物排放降低60%，当前已进入中试阶段，预计2026年可实现工业化应用。     三、具体应用：三大领域的不可替代性 1.核工业（60.5% 总需求占比） 反应堆控制：在华龙一号等三代核电技术中，硼-10主要在反应堆控制中使用，主要因为硼10酸可减少40%硼酸用量，同步降低冷却系统腐蚀率（从0.2mm/年降至0.08mm/年），能够延长设备寿命； 同样可以作为核废料储存罐涂层核心成分，用以屏蔽辐射，2024年国内核电领域需求达5.2吨。   2.医疗 BNCT（25% 总需求占比） 2025年国产 RFQ-BNCT 系统已完成 200 例复发鼻咽癌治疗（临床有效率 82.5%），注射用硼 (10B) 法仑进入 III 期临床（预计 2026 年获批） 对脑胶质瘤、黑色素瘤等乏氧肿瘤的杀伤率，较传统放疗提升 3 倍以上，且对正常组织损伤率降低 50%   3.半导体与高端探测（14.5% 总需求占比） 与硼11掺杂可以在调控硅基芯片的导电性能，5nm工艺中需满足电子级纯度标准（≥99.999%），2024年国内半导体领域需求1.57吨 同样硼-10/金刚石复合探测器已实现128×128阵列量产，探测响应速度≤100ns，广泛用于港口核安检、反应堆剂量监测等中子探测领域。     四、市场分析：政策与需求双轮驱动 硼-10在国内主要在核工业、医疗、半导体行业应用居多，随着这三大产业的需求量增大，硼-10的需求量同样也在稳定增长中； 其中核电装机扩容的迅速增长、BNCT商业化落地、半导体国产化（5nm产能扩张）、核安全需求升级让硼-10的需求量快速增长； 我国硼-10已成功规模化生产，成功实现国产化，仅部分高纯度硼-10依赖进口，已能满足国内97.7%的需求用量。   五、未来发展：技术与应用双维度突破 1预计2026年激光分离法能够实现吨级产能，成本再降15%； 2.硼10 - 石墨烯复合屏蔽材料还在研发当中，预计2027年实现量产，中子吸收率较传统材料提升20% 3.高纯度硼10薄膜用于量子比特调控，上海大学已制备16×16像素阵列（量子相干时间≥50μs），预计2028年有望用于量子芯片原型机等。   随着技术的不断提升，未来在相关领域中硼-10将会得到更多的应用与需求，尤其是在医学领域，提升高端硼药合成效率，大幅降低治疗费用，让更多的肿瘤患者获得活下去的希望。

碳13二氧化碳是一种特殊的二氧化碳同位素，在医学检测、环境检测及科研领域等都有着非常广泛的用途，本次就说一下碳13二氧化碳在医学领域的用途及最新研究进展。   一、核心医学用途​ （一）幽门螺杆菌感染诊断（临床成熟应用）​ 1.检测原理与流程​ 通过口服 ¹³C 标记的尿素试剂，在胃里的幽门螺杆菌会生产出尿素酶，他会将其分解为氨和 ¹³CO₂。碳13二氧化碳会通过血液循环进入肺部，再利用呼气排出，之后用质谱仪可以检测呼气中 ¹³CO₂/¹²CO₂的浓度比（DOB值），就能判断是否出现感染的情况。 结果分析：DOB≥4是阳性（现症感染），小于4是阴性；而在2~6区间的结果需要进行复查。   2.临床优势与适用场景 ① 安全性：碳13二氧化碳作为无放射性的稳定同位素，不同于碳14呼气试验的辐射为，能够在孕妇、儿童等群体中使用。 ② 准确性：准确率极高，可达95%以上，是幽门螺杆菌现症感染的首选无创检测法，一般也用于治疗结束后的一些根除效果评估。​ ③ 筛查价值：可以通过检测感染的状态来对胃癌的风险性进行评估，通常用于消化性溃疡、萎缩性胃炎、胃癌家族史等高危人群的疾病筛查。 3.最新应用扩展​ 通过不断地研发临床检测，在2025年对于免疫性血小板减少症、不明原因缺铁性贫血及维生素B₁₂缺乏患者的病因排查等问题也得到了临床应用，主要由于幽门螺杆菌的感染有可能会干扰造血功能。​   （二）代谢研究示踪剂​ 碳13二氧化碳在帮助糖尿病症状患者、肥胖患者的代谢疾病方面的应用也非常普遍，主要是作为稳定示踪剂使用，通过追踪脂肪、蛋白质的代谢路径，再利用质谱或核磁共振（NMR）定量来分析¹³CO₂标记产物。​   （三）医疗激光辅助​ 同样在医疗激光领域也有不少的辅助作用，比如高纯度的碳13二氧化碳可以用于腹腔镜微创手术的激光设备，对于组织精准切割和凝固有特别大的帮助，能够明显减少手术过程中的一些损问题。​ 二、2024-2025年最新研究进展​ （一）超极化¹³C技术：神经代谢诊断突破​ 1.技术革新与原理​ 通过超极化处理并增强¹³C的核磁共振信号，能够实时追踪它在体内的代谢过程，覆盖更广的代谢链，而且没有辐射。当下美国的FDA已经批准(1-¹³C)-丙酮酸进入临床试验。​   2.疾病诊断应用​ 脑胶质瘤：7T高场强的MRI通过结合超极化¹³C-MRS技术，能够区分肿瘤的良性恶性以及浸润范围，准确率较传统影像提升了37%。​ 神经退行性疾病：在阿尔茨海默病模型中，可以通过¹³CO₂的代谢产物追踪到脑内葡萄糖的利用异常，可以为早期诊断提供新的标志物。​ 脑卒中：能够实时监测缺血脑组织中乳酸的代谢变化，在治疗溶栓时提供更合适的选择。​   （二）肿瘤与心脏代谢成像新场景​ 1.肿瘤精准诊断​ 中核海得威与华西医院在2024年合作开发了超极化¹³C创新药物，在前列腺癌、乳腺癌中实现了肿瘤分期与疗效评估的一体化：通过¹³CO₂的相关代谢产物分布，来判断抗癌药物是否有效抑制了肿瘤代谢活性，缩短疗效观察周期至2周（传统需6-8周）。​   2.心脏代谢评估​ 超极化¹³C技术还可以检测心肌缺血后的能量代谢重构，对于早期心肌损伤的识别，为冠心病风险分层提供了量化指标。​   （三）技术研发突破​ 1.检测设备升级​ 2025年推出的便携式¹³CO₂呼气检测仪，体积缩小了60%，检测时间从30分钟缩短至15分钟，通常适用于基层医疗机构筛查。   2.探针开发进展​ 新型的¹³C标记探针（如¹³C-谷氨酸）进入临床前研究，能够特异性追踪肿瘤氨基酸的代谢，进一步提升诊断的特异性。​ 三、研究挑战与未来方向​ 当下由于缺乏多元化超极化的¹³C探针，而现有探针仅能覆盖糖代谢路径；超极化设备成本非常高，限制了它的普及。​ 发展方向：​ 1.开发针对氨基酸、脂质代谢的专用探针；​ 2.与AI结合优化¹³CO₂信号解析算法；​ 3.推动15T超高场强MRI与超极化技术的临床整合。   碳13二氧化碳在医学检测领域是不可或缺的一部分，在未来将会有更加广泛的用途及应用，天津尚澜气体能够为您提供纯度99.9以上的碳13二氧化碳，物美价廉，性价比极高。

碳13二氧化碳作为含有碳13同位素的二氧化碳分子，在多个领域有着非常重要的作用，那么我们现在都通过哪些制备工艺来获得，以及不同纯度的碳13二氧化碳应用方面有哪些区别差异。   一、核心提纯制备方式：从富集到精制的全流程技术 （一）低温精馏法：工业化主流技术 传统CO低温精馏工艺是利用¹²CO与¹³CO挥发度差异（分离系数约1.006），通过多级精馏塔实现同位素富集，再将富集后的¹³CO催化氧化为¹³CO₂。   制备流程： ① 原料气（含CO）经预纯化去除水分、氧气等杂质； ② 一级精馏富集¹³CO至30%~40%，二级精馏提升至60%~90%； ③ 引入催化交换反应（¹²C¹⁸O+¹³C¹⁶O→¹²C¹⁶O+¹³C¹⁸O）解决¹²C¹⁸O与¹³C¹⁶O分离难题； ④ 三级精馏最终获得丰度≥99%的¹³CO，再氧化为¹³CO₂。 不足之处：装置平衡时间长达3~5年，催化反应易积碳导致损耗，能耗极高。   16O循环改良工艺 以高纯度C¹⁶O为原料（避免¹⁸O干扰），取消三级精馏与催化交换环节： ① 低温精馏直接分离¹²C¹⁶O与¹³C¹⁶O； ② 副产物¹²C¹⁶O经甲烷化反应生成H₂¹⁶O，循环用于制备C¹⁶O原料。 此方法的优势是产品丰度可达99%，装置平衡时间缩短至1年以内，能耗降低40%，适合大规模工业化生产。   （二）气体扩散法：高纯度制备新路径 原理：基于¹³CO₂与¹²CO₂分子扩散速率差异（轻分子扩散更快），通过千级以上扩散膜级联实现富集。   制备流程： 第一级扩散（1200~1500级）：重馏分端获得丰度＞45%的¹³CO₂； 第二级扩散（800~900级）：轻馏分端产出丰度＞90%的产品； 单级分离系数1.005~1.015，总流量为供料流量的5万～10万倍。 这种方法只需要物理分离而无化学反应，产品化学纯度＞99.9%，安全性高，可以规模化生产。   （三）辅助提纯技术：化学纯度精修 低温冷阱法：以液氮或“液氮-无水乙醇”混合物为冷却剂，利用杂质与CO₂沸点差异实现分馏净化，化学纯度可达99.9%以上。 吸附精制法：采用活性炭或分子筛吸附水分、烃类等杂质，配合铜基脱氧剂去除微量O₂，最终化学纯度可已达到99.999%。 二、不同纯度的核心差异：丰度与化学纯度双维度解析 1.同位素丰度的作用 像低丰度（一般在10%~45%），在环境示踪中应用较多，但是比较依赖高灵敏度质谱检测差异信号； 而高丰度（≥99%），则可以满足医用诊断核心需求（如¹³C尿素呼气试验），需满足检测阈值（比如呼气中¹³CO₂丰度变化＞10ppm即可诊断幽门螺杆菌）；   2.化学纯度的影响 比如工业级（99%），一般用于激光气体（¹³CO₂激光波长10.6μm），因为微量杂质光学性能没有影响； 但是科研级（99.99%）就能用在核磁共振（NMR）分析，要避免杂质干扰分子对结构信号的影响； 同样医用级（99.999%）会严格限制CO、甲醛等有毒杂质（≤0.1ppm），需要对人体安全进行保障。   3.丰度+纯度的结合能适配哪些领域 对于丰度45%+纯度99%的组合，在环境碳循环监测以及平衡成本与检测灵敏度应用居多； 而丰度90%+纯度99.99%的组合高端一些，在微生物代谢示踪和避免杂质干扰质谱定量的项目中比较受欢迎； 丰度99%+纯度99.999%适合高端的一些环境，比如说医用呼气试验试剂、无毒、无干扰，满足FDA/CFDA标准等； 丰度99%+纯度99.9%的产品使用的最多，像激光腹腔镜设备、稳定光学性能，低水分防设备腐蚀还有更多科研应用都比较喜欢用这个组合的碳13二氧化碳。   ¹³CO₂的国产化制备工艺大大提升了我国自主生产的能力与供应能力，标志着我国稳定同位素技术已步入国际前沿。未来将会不断改良技术降低成本，在更多更广泛的领域中取得应用。

碳13二氧化碳（¹³CO₂）是被稳定同位素¹³C标记的二氧化碳气体，它的分子结构中碳原子含有6个质子和7个中子，天然丰度大约在1.109%。 它与CO2的物理性质一氧，无色、无味，并且¹³C还没有放射性，但要注意防范高压和窒息的风险。它的核心价值在于¹³C独特的质量与磁性特征，能够通过质谱、核磁共振（NMR）等技术实现精准追踪，是理想的示踪剂。   一、多元应用领域：从基础科研到临床诊断 碳13二氧化碳的应用非常广泛，从基础科学到临床诊断都有它的身影。 （一）医学诊断与生理研究 1.消化系统疾病检测 它是¹³C尿素呼气试验的核心标记物，通过口服含¹³C的尿素试剂，在幽门螺杆菌产生的脲酶中会分解尿素进而生成¹³CO₂，然后通过检测呼气中的¹³CO₂丰度就能诊断感染，准确率非常高，这种方法是胃癌早期筛查的重要手段。 2.代谢机制研究 在追踪脂肪代谢、蛋白质合成等生理过程，可以通过检测血液或呼气中¹³C标记产物，提供大量相应的研究数据。 3.临床激光技术 高纯度的¹³CO₂作为激光气体使用时，能够在临床激光腹腔镜等医疗设备中，利用自身的光学特性实现精准手术操作。   （二）生物科学研究 1.代谢路径追踪 比如向藻类、细菌等微生物喂食¹³CO₂，可以使其体内有机物被均匀标记，之后通过NMR技术解析其代谢过程，能够大幅提升目标成分的萃取效率以及研究精度。 2.光合作用机理研究 采用¹³C脉冲标记法，向植物提供富集¹³CO₂，再通过检测不同时间点的植物与土壤中¹³C/¹²C的比值（δ¹³C值），定量分析CO₂在吸收、转化及土壤碳的沉积过程，这项研究可以为提高作物产量提供相关依据。 （三）环境与地球科学 1.碳循环与土壤研究 利用C3植物（δ¹³C约-27‰）与C4植物（δ¹³C约-12‰）的同位素差异，利用¹³CO₂示踪能够分析出植物入侵对土壤有机碳的影响，而且还能够监测土壤有机碳的输入输出路径。 2.微生物生态分析 同时也可以作为稳定同位素探针（SIP），追踪环境中微生物对碳源的利用效率，对生态系统中微生物的代谢活性与群落功能展开研究。   （四）化学与材料领域 1.有机反应示踪 还可以作为合成原料参与乙酸、尿素等化合物的制备，通过追踪¹³C的移动路径，解析有机反应机理与动力学特征。 2.材料研发与分析 也用于高分辨率的NMR光谱分析，在蛋白质的相互作用、生物大分子结构等研究中起到至关重要的作用，对于提升材料性能测试的灵敏度有很大的作用。 二、核心优势：稳定同位素带来的独特价值 ¹³C为稳定同位素，没有衰变辐射，在人体临床检测及长期环境实验中，能够避免放射性¹⁴C的危害； 检测灵敏度高也非常高，¹³C的质量差异能通过质谱仪精准识别，捕捉到微量代谢产物；同样NMR技术利用其磁性特征解析分子结构，支持高throughput筛选 示踪精准性是核心优势，因为天然丰度低，标记后信号会与天然碳源差异十分明显，能够清晰追踪到碳元素在生物体内或环境中的路径 因为化学性质与普通CO₂一致，在植物光合作用、细菌代谢等自然过程也完美适配。

锶-89，化学形态为氯化锶-89注射液，主要是通过核反应堆生产的放射性同位素，是一种重要的医用同位素，广泛用于晚期恶性肿瘤骨转移所致骨痛的缓解治疗，能够显著减轻患者痛苦、提高生活质量。 一、锶-89的市场需求 2024年1月，中国核动力研究设计院建成医用同位素专用生产堆，实现锶-89等同位素的全流程国产化生产，让我国具备了一定的自主生产能力，但需求缺口仍旧很大，需长期依赖进口填补。   2022年10月，我国最大的医用同位素生产基地在浙江海盐开工建设，规划建设锶-89同位素生产线，直至2025年9月25日，秦山核电基地“和福一号”在国家原子能机构等指导支持下，历时三年让全球首批商用重水堆辐照生产的锶—89成功出堆，这也预示着我国医用同位素的缺口进一步补足。 二、锶-89的医学价值 锶-89在骨转移癌的疼痛治疗中效果非常显著，尤其适用于对常规止痛手段（如非甾体抗炎药、阿片类药物）效果不佳或不耐受的患者。   锶-89的化学性质与钙相似，可通过血液循环被骨骼主动摄取，且在骨代谢活跃的骨转移灶区域高度浓集。其发射的β射线可破坏癌细胞的DNA结构，抑制癌细胞增殖，缓解骨转移引起的疼痛。适用于多发骨转移瘤人群、原发性骨肿瘤未能手术切除或术后残留病灶或伴骨内多发转移者，以及易发生骨转移的恶性肿瘤患者，如前列腺癌、乳腺癌、肺癌、甲状腺癌等。 三、锶-89的制备难度 锶-89主要通过热中子辐照法以及快中子辐照法，但快中子辐照法能得到的锶-89极少，所以一般采用热中子辐照法。   热中子辐照法也是中国核动力研究设计院的高通量工程试验堆所采用的方法，在热中子注量率约2×10^{14}n·cm^{-2}·s^{-1}条件下辐照56天，经溶解、过滤，可制得比活度为7.77×10^{9}-1.08×10^{10}Bq·g^{-1}的锶-89溶液。   而泰山核电基地在国家原子能机构的指导支持下，自主研发的“和福一号”同位素生产技术，采用商用重水堆辐照法为锶-89成功出堆的规模化、稳定持续生产奠定了基础。 锶-89作为治疗骨转移癌疼痛的重要手段，其需求与日俱增，昂贵的进口价格让不少患者望而却步，而我国规模化、稳定化的产出让每一位患者有了治疗的希望，相信未来，秦山核电基地将持续深挖重水堆的资源与技术潜力，加速推进相关医用同位素的规模化生产，为全球核药产业贡献中国方案。

一、中国技术突围引发的行业震荡   2024年，中国在氦气提纯领域实现密集突破，彻底打破了美国延续百年的技术垄断。珠海森铂自主研发的真空提氦冷箱，可从含氦量仅0.03%的液化天然气尾气中，每小时提取65立方米、纯度达99.9998%的超纯氦气，提取效率较国际平均水平提升了1.5倍。山西丰圣能源则实现了6N级（99.9999%）超高纯氦气量产，其“膜分离+PSA+合金脱氢”工艺攻克了煤层气提氦的全球难题。   这些突破直接导致美国800万立方米氦气库存滞销，国际价格暴跌30%，中国进口依赖度从95%骤降至43.4%。背后是中国从设备到材料的全链条创新：中科院研发的钴基量子磁性材料在零下253℃实现无氦超导，可替代70%的医用液氦；比亚迪搭建的氦气闭环回收系统，让全国15万台核磁共振设备每年节省进口成本2亿元。更深远的是，中国通过援建坦桑尼亚氦气厂、与俄罗斯联合开发西伯利亚气田，逐步构建起不依赖美国的国际供应链网络，撼动了美国的“氦气霸权”。   二、全球提纯格局重构 1. 美国：从绝对垄断到相对优势 美国凭借35%的储量和48%的产量仍居全球首位，联邦氦气储备掌握全球71%的库存。空气产品公司（AP）的低温精馏技术可将含氦0.66–8.2%的天然气提纯至99.9999%。但受页岩气开采导致氦含量下降影响，预计2025年产量同比减少12%。美国虽押注月球氦-3开发（如Interlune公司），但短期难以弥补常规产能下滑。 2. 中国：从追赶到引领 到2025年，中国年产能达到1765万立方米，技术覆盖天然气提氦（山西丰圣）、LNG尾气回收（珠海森铂）、煤层气提取（窑街煤电）等全场景。自主研发的低温吸附与精馏技术将关键部件国产化率从30%提升至80%，并已向俄罗斯、非洲输出整套设备。鄂尔多斯、陕西等基地能够满足国内45%的高端氦气需求。 3. 其他国家：分化与追赶 卡塔尔：北部气田氦含量1.8%，依托法国液空技术年产3000万立方米，但设备仍依赖美国进口。 俄罗斯：阿穆尔气田氦含量0.15–0.6%，中俄合作项目2026年投产后年产1.2亿立方米。但8月乌克兰空袭其唯一火箭用氦工厂，凸显供应链脆弱。 伊朗：2025年试点年产能22吨，采用俄罗斯技术，纯度仅99.9%，暂未进入高端市场。   三、应用领域深度解析 1. 医疗健康：生命保障核心 液氦在-269℃维持MRI超导磁体稳定，全球每台MRI年耗液氦1.2万升。2024年中国医疗用氦达320万立方米，其中85%用于MRI，年增速17.4%。中科院研发的钆基材料有望替代70%的液氦，未来或重构医疗用氦格局。 2. 半导体制造：精密工艺支撑 芯片光刻需99.9999%超纯氦气冷却，每片12英寸晶圆消耗约30升。中国半导体用氦从2020年的300万立方米增长至2024年的890万立方米，占全球需求14%。珠海森铂提纯设备助力清华实验室14纳米芯片良率提升至98%，直接支撑国产光刻机研发。 3. 航空航天：太空探索底座 长征系列火箭每枚消耗氦气5000立方米，2024年军工用氦达280万立方米。液氦为卫星姿控系统提供低温环境，高温气冷堆采用氦循环冷却，使核电效率提升40%，单机组年节省2亿元成本。 4. 新兴领域：量子与聚变的支点 量子计算机运行需-273℃环境，IBM 433比特处理器年耗液氦3000立方米。中国“九章三号”液氦用量较前代翻倍，推动无氦超导材料研发。核聚变实验装置HL-2M每次实验消耗500立方米液氦，若2035年商业化，年需求或达1000万立方米。 5. 传统工业：结构性韧性 焊接：整体增速放缓至3%，但高端航空钛合金焊接年增10%。 光纤：5G建设带动2024年消耗225万立方米，同比增长15%。 激光切割：高功率激光器普及，需求年增20%，市场规模突破180亿元。   四、未来挑战与战略抉择 1. 技术替代风险 液氢制冷成本仅为液氦的1/5，日本川崎重工已在氢能卡车中实现-253℃稳定制冷，或冲击焊接、低温物流等应用。中国需在半导体、医疗等不可替代领域构筑应用壁垒。 2. 地缘政治博弈 中俄及非洲合作削弱了美国垄断，但超高纯氦仍部分依赖进口。2024年美国将20家中国半导体企业列入实体清单，可能影响设备稳定性。 3. 回收利用瓶颈 全球氦气回收率不足20%。中国半导体行业虽提升至55%，但仍有巨大潜力。比亚迪闭环系统与中科院分离膜技术为突破方向。   这场氦气争夺战的本质，是 科技实力与资源掌控力的双重较量。中国通过“技术突围 + 资源布局”的双轨战略，正重塑全球氦气产业链格局。而随着量子计算、核聚变等新兴领域的快速爆发，氦气这一“气体黄金”的战略价值将愈加凸显，其提纯技术与供应链安全，仍将是大国竞争的核心战场。

近日，加拿大联邦能源和自然资源部长蒂姆·霍奇森亲临布鲁斯发电厂，宣布在布鲁斯6号机组安装新的同位素生产系统，此举将增加用于治疗癌症的镥-177医用同位素的供应。布鲁斯6号机组是首个完成布鲁斯发电厂寿命延长计划和主要部件更换项目的机组。 (图片：布鲁斯·鲍尔) 该项目以7号机组世界上首个基于商业核反应堆生产镥-177的成功经验为基础，确保6号机组在2028年按计划进行主要部件更换停机时，镥-177能够稳定供应。 霍奇森称：“加拿大坎杜反应堆为世界提供了大量医用同位素，6号机组的新同位素生产系统将确保加拿大技术继续在全球抗击癌症方面发挥重要作用。”镥-177用于靶向放射性核素治疗，可治疗某些肿瘤和前列腺癌，能精确破坏癌细胞，保护健康组织并减少副作用。 安大略省能源和矿业部长史蒂芬·莱切表示，安大略省近三分之一的电力来自布鲁斯核电站，该省有雄心勃勃的计划，到2030年将医用同位素产量翻一番，6号机组扩建后，将能全天候为加拿大乃至全球提供抗癌同位素。 同位素生产系统技术是与Kinectrics Inc和Framatome Canada的Isogen合资企业合作开发的。该系统使用Bruce Power的Candu反应堆对镱-176进行辐照，将其转化为镥-177，再进行加工并分发到世界各地医疗机构。 布鲁斯电力公司首席运营官兼执行副总裁詹姆斯·斯康加克同时担任加拿大核同位素委员会主席，该委员会目标是到2030年使加拿大同位素产量翻一番。他表示，加拿大有能力进一步巩固在同位素创新领域的领先地位。 部分资金来自加拿大创新、科学和经济发展部的战略创新基金，该基金支持索金奥吉布韦民族(SON)扩大与布鲁斯电力的合作。SON和Bruce Power于2019年成立Gamzook'aamin aakoziwin合作伙伴关系(意为“携手抗癌”)，共同推广新型医用同位素，并通过建立新同位素基础设施在SON境内创造经济机会。随着同位素生产系统(IPS)产量增长，双方合作关系不断扩大，7号机组投产近三年来产量翻了一番。 纳瓦什未割让原住民部落奇珀瓦人酋长达琳·约翰斯顿表示，这个项目将造福国内外人民，关乎治愈、创造机遇以及携手共创辉煌。