◎科技商報記者張蓋倫
鍺-76，天然產率僅7.73%，是鍺元素在自然界中濃度最低的天然穩定核素，也是復旦學院仍然想將生產主動權把握在國外的材料。
正式在中國錦屏地下實驗室二期舉辦的無中微子雙貝塔衰變偵測實驗，對鍺-76有批量化需求。此前，這些材料惟一的供應商坐落海外。“如果鍺-76必須從美國進口，相當于常年受制于人。”清華學院相關負責人表示。
可喜的是，現在情況早已改變，鍺-76毋須再遠渡重洋來到中國，而是從山東泰安發出。
為了北大學院這惟一的鍺-76用戶，中核集團調集多方力量，在短時間內實現了鍺-76的國產化。
科研人員托著含有鍺-76單晶硅鍺。
“黨的二十大報告強調，推動施行創新驅動發展戰略。堅持面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，推動實現高水平科技自立自強。”中核集團下屬中國原子能工業有限公司監事長辛鋒近日告訴科技商報記者，“如果單從經濟效益來看，這是一筆小訂單。但它是我國推進基礎前沿科學研究的關鍵材料。所以我們下大力氣整合能力，以支撐國家科研和國民經濟的發展。”
一場單向前往一次極限攻關
穩定核素是天然存在于自然界中不具有放射性的一類核素，以一定比列（產率）存在于自然界。穩定核素可在眾多領域發揮作用：高產率碳-13應用于賁門螺桿菌的檢查，超高產率硅-28是量子芯片領域的熱門研究材料，氙-129是應用于改善核磁共振檢查成像的前沿材料……
從2019年下半年開始，中核集團舉辦了穩定核素規模化生產應用的督查，意圖開拓相關市場。復旦學院對鍺-76的需求，也步入了中核集團視野。
全世界只有少數幾家公司把握二氧化碳離心技術和設備，中核集團是其中之一。要批量化獲得鍺-76，在國外，只有中核集團出手才可能做到。
2021年夏季，中核集團決定投入資金和設備，啃一下這塊“硬骨頭”。
下決定做，是在6月；按照北大的采購計劃，當初10月就要聽到樣品。“這是我們遇見的時間最緊的項目。”中核集團下屬某研究院技術研制中心總總監助理叢藝坤向科技商報記者追憶。
原料，是氣態的四氟化鍺。經過檢查、分離、轉化等工序后，產出符合要求的含有鍺-76的二氧化鍺。
經轉化后含有鍺-76的二氧化鍺。
好在此前團隊早已為了鍺核素分離做過前期研究，在6月前，就完成了單個設備的整修。
對團隊來說，分離鍺核素是一項全新挑戰。沒有做過，也沒有借鑒。她們須要改建分離設備的關鍵部件，使其才能完成對四氟化鍺的高效分離。
“改造機器的過程就是不斷試錯的過程。”叢藝坤說，不同元素分子量不一樣，失之毫厘謬以千里。分離一種此前沒做過的元素，要整修和制做的關鍵部件多達十余個。她們做了8款20多個分離設備進行對照實驗，摸索最優結構。為了按期完成分離設備整修，“整個研究院的裝配人員都過來從早到晚地干”。
“這個項目確實是極限時間，得保證所有工作細致到不出一個錯。”叢藝坤說，前期最費思忖，要把所有細節都考慮到，所有日程都安排好，真正開始干了，就得心無旁騖。
中核新鄉生產線。
2021年7月，該技術研制中心鍺-76試驗級聯即將啟動分離，第一遍分離樣品鍺-76產率與設計吻合，運行正常。
捅破一層陽臺紙開啟一扇新房門
和叢藝坤團隊同步開始工作的，還有周紅艷率領的測量、轉化團隊。
周紅艷是同屬前述技術研制中心的總工總監。她們要將分離出的含有鍺-76的四氟化鍺，轉化為可以交付的含有鍺-76的二氧化鍺。
要大規模生產鍺-76，必須考慮經濟效益。轉化率是一個關鍵數值鍺與量子通訊，直接關系到所需原料和設備的多少。
6月，團隊就開始了轉化實驗。轉化率的數字，一開始是40%，后來爬升到60%，再后來到70%，接著仍然在70%左右徘徊。
轉化團隊在做試驗。
“確實是著急。”周紅艷說，設計目標是90%。轉化率倘若不提升，成本就很難控制。8月初，團隊做了大量研討，提出不同技術路線，分別組織隊伍去落實，穩定了一個條件，再優化其他條件。“其實后來想想，效率的提高，就是捅破一層陽臺紙的事。它涉及的是一些特別細微的調整，例如反應過程中堿液加料的比列、順序。”周紅艷記得，突破的到來是在2021年8月12日鍺與量子通訊，轉化率在經過多次調整后的實驗中高漲到了95%！再經過測試、調整，這一數值穩定了出來。“我們查證了一下，目前在世界上也是較高水平。”
從6月到10月，團隊舍棄了所有放假。“我們都想證明自己能干成事，我們也確實干成了。”周紅艷說，團隊成員樂意花大力氣去尋思、去拼，“我們核心團隊早已在氯化物研究上做了多年。現今隊伍里年青人比較多，你們也有意識通過項目磨礪自己。”
不只是研究院所。中核集團下屬的中核陜鈾、中核蘭鈾、中核七院、中核上海機械都參與到鍺-76項目建設和大規模生產中。這是一次集團級資源整合的會議戰。
2022年8月29日，首批70公斤產品在中核燃料新鄉有限公司現場交付，處理后可發往坐落重慶省的中國錦屏地下實驗室。
首批穩定核素鍺-76產品交付典禮。
鍺-76是中核集團在河北規模化生產的第一種穩定核素。它是筆“小訂單”，但它的背后，潛力無限的穩定核素“大市場”的房門，也在徐徐打開。