下游產品  ?Downstream products
一、硼-10同位素
      自然界中,硼的天然同位素有硼-10和硼-11兩種,其中,硼-10的天然豐度不足20%。高豐度硼-10系列產品必需人工制備。
      硼-10具有高效的中子吸收能力,它捕獲熱中子的能力大約是硼-11的8萬倍,是核技術領域首選的中子吸收劑。
      特定的應用場所使用不同的硼-10系產品,常見的有硼-10酸、碳化硼-10、硼-10粉、硼-10化鋯等。
      高豐度硼-10系中子吸收劑對核技術領域貢獻重大:
      在核工業中,它能確保核堆的開、停操作及功率輸出達到較高控制水平,能確保核堆冷卻系統具有高效的中子屏蔽作用,能確保核廢料的儲運及處理有不泄露的保險箱;
      在國防建設上,它是核堆小型化及核裝備輕型化的決定性材料;
      在核醫療方面,作為靶向治療癌癥的高效藥劑,它被認為是癌細胞的終結者。
1、硼-10酸 
      硼-10酸是硼-10同系物之一,硼-10粉及其它硼-10同系物通常都由硼-10酸為起始原料來制造。硼-10酸既可作為中子吸收劑直接使用,又是制造其它硼-10系中子吸收劑的原料,因此被譽為是硼-10系中子吸收劑的核心材料。
      硼-10酸可直接應用于核反應堆中,作為化學補償控制劑,為核堆冷卻系統具有高效的中子屏蔽作用提供保障。
      在核醫療方面,硼-10酸可作為硼中子俘獲治療技術(BNCT)中的原料制備含硼靶向高效藥劑,同常規放療相比,具有高效的靶向選擇性及低廉的造價和使用成本等優勢。
2、碳化硼-10  
      自然含量和富集的碳化硼-10是吸收和控制熱中子最常用的材料。碳化硼-10的中子吸收截面高,吸收能譜寬,吸收中子后沒有強的γ射線二次輻射,從而廢料易于處理,因此是一種重要的中子吸收材料。

      碳化硼與石墨復合,制備硼碳磚,用于反應堆外周,防止放射性物質外泄;用于反應堆第二層防護,作反應堆屏蔽材料,吸收放射性物質;用于反應堆控制棒,控制反應堆反應速度,并以控制棒作為第一停堆系統;碳化硼吸收小球作為反應堆的第二停堆系統;乏燃料處理中作為隔離塊,避免發生意外臨界。

      此外,碳化硼-10可以硼-10纖維的形式制作成核輻射防護服、中子輻射防護服,替代傳統防護服,使服裝更輕更薄,從而減輕操作人員的承重負荷、提高輻射防護效果,保障人員安全。

3、硼-10粉 
      在核技術領域中,硼-10粉通過冶煉技術融入金屬材料里能制成硼-10同位素的合金材料,應用到核電站中,具有中子屏蔽作用。
4、硼-10化鋯 
      硼-10化鋯薄膜附著在UO?燃料芯塊表面作為一體化可燃毒物在反應堆中得以應用。利用其粉末作為原料,分別采用常壓燒結、熱壓燒結、放電等離子體燒結等技術制備硼-10化鋯陶瓷。將大塊硼-10化鋯加工成靶材,采用磁控濺射方法,在硅片及UO?芯塊表面制備硼-10化鋯薄膜。

      主要應用于AP1000核反應堆燃料塊包殼材料,宇航耐高溫材料、耐磨光滑的固體材料、切削工具、溫差熱電偶保護管以及電解熔融化合物的電極材料,基于此,它在核能、國防工業等領域具有廣泛的用途。

5、三氟化硼-10

      硼-10同位素可制成10B計數管用于反應堆啟動階段中子通量的大小及其變化的測量、控制和保護。目前,我國的中子探測器以10BF3氣體為探測器原料。


二、硼-11同位素
      硼-11的用途相對于硼-10就少多了。它幾乎不吸收中子,不過它可以作為鋼材的一種添加劑,這種鋼材用于制造反應器,可使反應器的耐高溫、耐輻射性能都得到大幅提高,而不至于破壞反應區的中子物理狀況。與硼-11形成的鈾和釙的硼化物可顯著提高其化合物的熱導性,若采用氮-15作為添加劑,在硼-11存在的條件下釙的再生可得到顯著的提高。值得注意的是,硼-11是一種潛在的熱核反應燃料,由反應:11B+p→34He 產生的能量高達8.7兆電子伏特,而這一反應對于在自然界中含量極高的硼-11來講是很有意義的。另外硼-10與硼-11在核磁共振技術的研究上均有所應用。
1、三氟化硼-11
      三氟化硼-11廣泛應用于半導體制造業,作為硼摻雜劑用于硅離子布植,生產出高度集成、高密度的微芯片,并且使芯片體積更小,性能更好。
2、硼-11酸
      高豐度硼-11酸作為原料制備的系列硼-11酸酯可用作半導體制程硼-11同位素摻雜源,制造的半導體器件具有優良的抗干擾和抗輻射性能。
      隨著集成電路集成度越來越高,以及諸多特殊應用領域如航空航天、宇宙探測器、現代軍事、超級計算機、云計算、高速列車、通信、網絡等等對電子設備運行速度、穩定性、可靠性、安全性要求不斷提高,對制造相關材料已不僅僅局限于一般意義上的純度要求,而是上升到同位素純度概念,常規的天然材料已不能滿足技術進步的要求。天然硼元素由于含有19.78%的10B,在新一代半導體器件制程中的應用將遇到瓶頸。因此研究高豐度硼-11同位素的高純硼-11摻雜源是未來硼系半導體材料發展的必然趨勢。
      我公司以三氟化硼二甲醚絡合物為原料,采用獨具特色的“三段式”工藝生產硼-10酸、硼-11酸。其下游產品(硼-10粉、碳化硼-10、氮化硼-10、硼-10化鋯、三氟化硼-11等)正在積極研發當中,目前處于小試階段。
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