【科学普及小博士】

　　在卫星导航范畴，时间能否精确是一项极为要害的技艺目标。2017年初，举世瞩目的北斗二号卫星导航体系的26台星载铷原子钟（简单称呼“铷钟”）实现稳固可靠在轨运转，标记着我们国家曾经成为继美国、俄罗斯以后十足自助构建导航定位体系的国度。

　　铷钟是北斗卫星导航定位体系的“心脏”，日前可行实现每3000年仅1秒钟的误差，它的精度打算了导航时间、位子的明确度。那末，是甚么让它这样准呢？谜底是：铷87（87Rb）。它是卫星导航定位体系焦点中的焦点，它的丰度，即该种同位素的相对含量，打算了原子钟的精度。

　　87Rb是经过分离铷素材的同位素得来的。日前，我们国家独一一辆尚在运转的大型同位素电磁分离器装置便是位于华夏原子能院的EMIS-170同位素电磁分离器。这台要害的分离器是保证北斗原子钟“精度”的“神器”。它是如何研发成功的呢？

　　我们国家的电磁分离器从20世纪60年代初最初研制，先后在原子能院建成了5台分离器，共分离了28种素材的131种同位素，曾分离的238U、6Li、7Li等同位素，为我们国家的“两弹”工作作出了奉献。映入21世纪后，我们国家正好运转的大型同位素电磁分离器只剩F-3，该分离器于1968年建成投产，曾经运用四十好几年，若干要害器件老化惨重，运转状况不理想，在电磁分离技艺方面与世界上尤其是美、俄的差距渐渐增大，同位素丰度、纯度及同位素种类没有办法满足各方面的要求。

　　2002年，我们国家提议了进行“北斗二代”星载导航定位体系的请求，并重申自助创新，期望资料悉数国产化，因而对铷同位素的要求迫切，要求量也越来越大。在诸多分离同位素的形式中，关于铷，电磁法是独一可以的方法。因而，为确保高丰度稳固同位素制造的国产化，研制一辆新款同位素电磁分离器曾经迫在眉睫。

　　因而，在2010年，“同位素电磁分离器概括技艺改装”名目被提到议事日程，并于2013年10月取得国度的初步设置批复，建造内容为对本来的F-3电磁分离器发展概括技艺改装，提高我们国家分离器技艺能力和工艺水准。

　　不同同位素之中，化学性质是相同的，物理性质是不同的。用电磁法把不同的同位素分开，便是应用其物理性质不同这一特色。而分离的根本进程是将待分离的同位素原料加热汽化，在离子源放电室内和电子产生磕碰电离（即让粒子带电），造成等离子体，经过电极体系引出后，造成具备必定能量和形状的离子束，应用带垫片的主磁铁发生的非匀称横向磁场实现偏转、品质分离和角聚集，可同一时间得到统一素材的多个同位素，由接收器发展接收。

　　是以，EMIS-170电磁分离器最重要的由离子源体系、磁场体系、接收器体系、束流检验体系、供电体系、操控体系、真空体系、水冷体系、化学提纯体系构成，涉及等离子体技艺、束流引出技艺、束流输运技艺、束流探测技艺、真空技艺、高压技艺、计算机协助操控技艺等诸多范畴，是多学科交叉的繁杂体系。

　　终归，我们国家EMIS-170同位素电磁分离器2015年9月份改装达成并发展试运转，于2016年9月28日顺利经过国防科工局组织的终归验收。经改装后，EMIS-170同位素电磁分离器的稳固性明显提升，可延续开机超越24小时，对环境要素依赖小，不必像以前要看老天的脸色，遇高温、潮湿天气便不行开机。

　　改装后的EMIS-170同位素电磁分离器，全体技艺达到了世界领先进步水准。自助研发的离子源，具有离子体密度和发射面稳固性高、生命长的特色。研发的聚集面自适应的接收器，可行随着磁场的振动自动发展适应性的偏移，确保了同位素的丰度。同一时间，铷同位素的纯度也在历史上初次达到“999”，即杂质小于1‰。

　　随着现代科技的迅速进行，稳固同位素的利用素材种类和利用范畴越来越广大，例如它可行作为少许放射性同位素的辐照靶材；可行用以制作高档精密仪器设施；可行作为核电池的长效率源；可行追踪测量人体微量素材的消化概况；可行作为示踪剂测出许多污染源的出处……作为特种功效资料，稳固同位素曾经或将要成为根基探讨、医学治疗、产业技艺等众多范畴不可或缺的要害资料，信任EMIS-170同位素电磁分离器的利用将越来越多。

　　（作者：张彬 单位：华夏原子能院）

来自：光明日报

作者：张彬

编辑：童妙 实习生 黄金凤