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他获得中国最高发明奖,是维护民族安全的心脏:但获奖内容却保密

铀是大自然赐予人类的天然核能原料,据相关资料统计,地壳中的铀含量约为百万分之二点五,比金和银的含量还要高一些。据国际原子能组织推算,全球的铀矿储量约为460 万吨。然而自然界中的铀大部分是铀238U,例如0.1%品位的天然铀矿石中99.29%是铀238U,用于制造核武器和核燃料的天然铀235U仅占剩余0.71%。从相关物理性质可知,铀-238只比铀-235多3个中子,这两种同位素的质量差异可以说是极其微小,世界上许多发展中国家都曾试图发展本国的核工业和原子武器,但都卡在铀同位素离心分离技术这一难关上。美国专家曾经直言不讳的说,“核武器中最难的其实不是设计问题,而是如何分离获取高浓铀(铀-238)。”近年来,围绕着东北亚,西亚某些热点国家浓缩铀工厂的开开停停,以及西方国家的制裁叫嚣,上演了一出出让世人关注的“热闹戏“。申博包杀网

近日,在我国著名材料专家葛昌纯院士的事迹简介及2019年度最高科学技术奖提名材料公示中,首次详细披露了我国核武器铀分离与浓缩大规模生产技术的诞生经过。浓缩铀235是制造原子弹、氢弹、核潜艇、核反应堆的原料。而气体扩散法是上世纪六十年代唯一工业化制取浓缩铀235的方法,而分离膜是该方法的核心元件,制造难度极大,前苏联称之为“社会主义阵营安全的心脏”。上世纪60年代只有美、苏、英三国掌握了浓缩铀235气体扩散法分离膜的制造技术。用气体扩散法分离分子量差别极小的铀235与铀238,实际上就是把铀235的氟化物与铀238的氟化物,通过数以百万计的分离膜予以分离。

要使膜具有好的分离效果,必须在每平方厘米的膜上制备100亿个孔径为纳米量级的微孔,且该分离膜必须对六氟化铀具有极强的抗腐蚀性。1960年前,前苏联帮助我国建起气体扩散厂并供应甲、乙两种分离膜,其中甲种膜为单层丝网骨架膜(丝网是需要用从南非进口的金刚石制成的拉丝模拉出的镍丝织成)、乙种膜为复合膜(无丝网骨架),分别用于高压六氟化铀气体的粗料端和精料端,但严格封锁制造技术,只提供有限的成品。1960年前苏联撕毁协议,撤退专家后,彻底断绝了对我国分离膜的供应,企图使我国核工业夭折。

为了使我国拥有维护中华民族安全的“核心脏”,1960年上级有关部门向中国科学院下达研制甲种分离膜、向冶金部下达乙种分离膜紧急研制任务。据公示材料披露,当时在冶金部工作的葛昌纯先生做为我国浓缩铀235复合分离膜专题的负责人,是国家一等发明奖“乙种分离膜的制造技术”第一发明人,也是我国浓缩铀分离膜领域拥有发明权限最多(6项)、撰写论文最多(16篇)的发明人,是浓缩铀235用复合分离膜制备技术的主要奠基人,为我国“两弹一星”事业作出了重大贡献。在乙种分离膜研制成功以后,葛昌纯先生将相关技术资料无私的传授给上海中科院冶金所负责研究甲种分离膜的科研人员,随着技术难关的突破,中科院的甲种分离膜也很快研制成功。申博包杀网

冶金部在申报国家一等发明奖审查意见中指出:“乙种分离膜经18年连续运行证明质量可靠,情况良好。乙种分离膜的研制成功使我国用于气体扩散法分离铀同位素精料端机组的分离膜完全立足于国内,打破了超级大国的核垄断,对于我国核工业的发展具有战略意义,经济效益也十分显著”。该成果是冶金部材料科学领域唯一的一项国家一等发明奖。随后葛昌纯先生在乙种分离膜的理论和技术基础上又研制成功了更高效的丁种、戊种和己种分离膜,其中不需要骨架的管状丁种分离膜,其制膜成本比甲膜降低了50%,浓缩系数比国产甲种分离膜提高了4.5%。使我国在气体扩散分离技术上,居于与美、苏、法同样的水平。由于种种因素,在表彰“两弹一星”突出贡献科技专家中,并没有其名字,直到1999年才核实了葛昌纯先生及其同事在“两弹一星”事业中分离膜研制方面所做出的重大贡献。2001年葛昌纯当选为中国科学院院士。

在国内外发明的8种铀分离与浓缩技术中,目前只有气体扩散分离法和气体离心分离法得到了广泛的应用。我国早在1983年就研制出了第一台工业型气体离心机,然而直到2013年中国自主研制的铀浓缩离心机才在兰州成功实现工业化应用,成为世界上第三个自主掌握铀浓缩气体离心机的国家(西欧德国、荷兰、英国组成Urenco合资公司和俄罗斯Rosatom公司)。可以说从1967-2013年整整46年的时间里,气体扩散铀分离技术为我国的核大国地位打下了坚实的基础。申博包杀网

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