今天我們來帶大家深入了解下鈹。

鈹的特性

鈹(Be)是一種化學元素，原子序數為4，屬于堿土金屬。它在空氣中能形成一層保護性的氧化膜，即使在紅熱時也很穩定，不溶于冷水，微溶于熱水，可以溶于稀鹽酸、稀硫酸和氫氧化鉀溶液并釋放出氫氣。鈹的價態為+2，能形成具有顯著熱穩定性的共價化合物。鈹的一些反常性質包括：不與水反應，氫氧化鈹表現為兩性，鈹鹽在純水中表現為酸性，這些性質與其在周期表中同族的其他金屬元素有所不同。在核聚變領域，鈹因其獨特的物理特性，如低中子閾能、高熔點和低密度，被廣泛研究和應用，特別是在中子倍增劑和第一壁材料中發揮著重要作用。

在核聚變領域的應用與前景

隨著可控核聚變技術的發展，尤其是托卡馬克裝置從“等離子體控制”階段向“氘氚燃料反應”階段的轉變，鈹在聚變堆中的重要性愈發凸顯，其價值量占比預計可達30%-40%。在托卡馬克裝置中，鈹的應用主要集中在兩個方面：一是作為中子倍增劑，占比高達80%;二是作為第一壁材料，占比約為20%。盡管后者未來可能被鎢材料替代，但其對鈹總用量的影響相對有限。

在中子倍增劑的選擇上，鈹以其低中子閾能和高倍增效率脫穎而出，成為目前最優的選擇。中子倍增劑的作用是增加中子總數，從而提高與鋰原子核反應的幾率。相較于鉛，鈹在中子撞擊原子時所需的能量更低，這使得其倍增效率更高。此外，鈹的高熔點和低密度也使其在高溫環境下的應用更為安全和高效。相比之下，鉛的熔點較低，易熔化，且密度較大，這在聚變堆的結構和材料要求上帶來了更高的挑戰。

在其他領域的應用

鈹的優異性能不僅限于核聚變領域。其低密度、高熔點和低熱膨脹系數等特性，使其在國防軍工、航空航天和核工業等領域具有廣泛的應用前景。在國防軍工領域，鈹鋁合金因其質輕、質剛和熱性能優良，被用于軍機和軍用激光反射器等，替代了傳統的鈦合金材料。金屬鈹則被用于飛行器的結構件，如戰略洲際導彈助推器和有效載荷之間的轉接殼體、飛船熱屏蔽板以及戰術通信衛星的構架，以實現減重和提速。

在航空航天領域，鈹的尺寸穩定性和高比熱使其成為慣性導航系統中陀螺儀的理想材料，保證了導航材料的高精度。同時，鈹的高熔點和低熱膨脹系數也使其成為火箭發動機噴嘴和控制推進器的理想吸熱材料。

中國鈹產業的發展

目前，中國鈹產業的市場空間每年約為50至60億元(不包括核聚變和四代釷基熔鹽堆)，其中國產供給約為20億元。全球鈹產業鏈呈現出高度壟斷的格局，美國、中國和哈薩克斯坦是少數幾個擁有完整鈹產業鏈的國家。美國Materion公司作為全球最大的鈹供應商，占據了世界70%的市場份額，供應整個西方國家。哈薩克斯坦的烏爾巴冶金廠在蘇聯解體后接受了Materion公司的投資，成為美國的鈹及鈹合金供應基地。日本NGK則從Materion公司進口氧化鈹，成為全球第二大鈹銅合金生產商。

在國內，鈹產業的戰略意義得到了國家的高度重視。五礦鈹業、西材院、上海太洋等企業正在積極推動鈹產業的國產替代，以解決戰略性“卡脖子”問題。這些企業的努力，如同星星之火，預示著鈹產業在中國的燎原之勢。