兰州大学团队突破核能瓶颈 氢同位素与核废料分离技术实现重大飞跃

　　近日，兰州大学科研团队在氢同位素和放射性废料分离领域取得了重大突破，为解决核能发展中的关键瓶颈问题提供了新的解决方案，并为实现核能的可持续发展奠定了基础。

　　核聚变被认为是未来清洁能源的重要方向，但其燃料氘和氚的有效分离与循环利用一直是个难题。同时，核裂变产生的放射性废液中含有可利用的核素，但分离难度极高，并且核废水的排放也带来环境污染问题。因此，如何在复杂环境中精确分离这些物质，成为核科学领域的关键挑战。

　　兰州大学稀有同位素前沿科学中心陈熙萌、李湛团队，针对以上问题，利用“二维限域”技术，构建了一套从氢同位素到放射性离子的统一调控体系，并在相关研究中取得了原创性成果。

　　该团队创新性地利用液态金属镓，开发出一种“光控纳米限域”技术。他们将微小的镓颗粒嵌入氧化石墨烯层间，利用光照控制镓的表面张力，从而可逆地调节石墨烯层间的距离，实现对氢、氘、氚等不同同位素的动态调控和高效分离。这项技术打破了传统膜分离技术的局限，在低能耗的条件下，实现了高通量和高选择性的分离效果。

　　同时，针对高放射性废液的处理，该团队提出了“限域氧桥联”策略。通过在氧化石墨烯层间构建金属氧桥键，形成高强度、高稳定性的二维金属有机框架膜。这种膜在高酸度、高辐照的极端环境下也能保持稳定，并能高效分离核废液中的锕系离子和镧系离子，为核燃料后处理和放射性废液资源化利用提供了新的材料平台。

　　这两项研究从能量调控和结构稳固两个角度，构建了“能量驱动—结构稳固—多场协同”的二维分离科学框架，实现了从氢同位素到放射性离子的统一处理，为核能循环利用提供了重要的科学支撑。

　　基于这些突破性技术，团队研发的“常温水同位素膜分离系统”在国家级创新大赛中获奖，并进一步开发出小型化的低氘水生产设备，有望在生命科学、医学与健康等领域广泛应用。（记者 张云文）