氢的同位素都有啥用？氢怎么读( 二 ) _知识分享

那么问题来了，我们要氘何用？
氘的作用大多与核有关，涉及到核能发电与核武器原料的生产。

文章插图
核反应堆的堆芯浸没在一个巨大的重水池中
氘是重氢，氘与氧气结合后就是重水D?O，重水无毒，但喝多了也不好。
与普通“轻水”不同的是，由于氘原子核中已经有了一个中子，它就不那么容易再吸收中子（还是会有吸收，我们后面会讲）。我们知道，现在核电站的反应堆都是核裂变反应堆，它利用的是铀衰变过程产生的热来推动蒸汽轮机发电。由于铀在衰变的过程中会释放中子，中子的能量如果过高，它一方面会造成难以控制的链式反应，同时还会跑出来产生放射性危害，所以我们需要将反应堆整个儿泡在水里，让水来吸收中子的能量，为中子减速。与普通的轻水相比，重水的减速效果更好，反应堆对放射性原料浓度和设备的要求也更低，尽管重水很贵，但由于在其它方面的成本降低，所以总的来说重水反应堆在商业上更划算。

文章插图
红色的中子在重水中与更重的原子核碰撞，能量被削弱
从另一个角度，重水反应堆为某些机构获得武器级钚提供了更大的可能（具体原因我们将在介绍铀的文章中详细解释）。同时，尽管重水吸收中子的可能性较低，但一旦它吸收了中子就变成了氚，氚是制造核武器的重要原料之一。所以相比于轻水反应堆来说，重水反应堆有更大的核扩散风险。

文章插图
在重水池中安装核燃料棒
氘本身是不错的核聚变原料。
我们在前面提到氘相对比较容易从海水中获取，并且地球海水中氘的总量达到40万亿吨，这是个极其庞大的数字。同时，科学家们知道在太阳核心P-P核聚变反应链中，氘占有非常重要的地位，如果我们能将地球上的氘用于核聚变发电，那将是一种取之不尽用之不竭的能源。

文章插图
P-P聚变反应链，氘可与氕融合为氦-3（中间部分）
氚（Tritium）氚在自然界的含量可以用“痕量”来形容，因为只有极高能量（必须具有大于4.0MeV的能量）的快中子与上层大气中的氮原子相互作用才可能产生氚。氚的原子核中有1个质子和2个中子，它的原子量为3 ，因此又称为氢-3，平时可用3H或英文字母T来表示。读字读半边，氚就念“川” 。
由于原子核里中子的数量与质子的数量不相等，氚不稳定且有放射性。每隔4500天就有一半的氚会衰变为氦-3 ，在这个过程中，中子会衰变为质子，我们称氚的半衰期为12.32年，所以地球表面能找到的的氚是少之又少。
前面提到，重水反应堆里的氘在受到中子轰击后有可能吸收中子变成氚，事实上，世界上绝大多数的氚库存都是从核反应堆里得来的。核发电企业通过每年对反应堆重水进行加工，那些捕获了中子的重水变成超重水，我们可以从1000吨重水中分离出1千克的氚。
从重水中提取氚的效率不高，科学家还通过在反应堆周围敷设金属锂-6或含锂陶瓷（包括Li?TiO?和Li?SiO?），通过让高能量的中子轰击锂来获得氚。在核聚变实验装置中，科学家们也通过在托卡马克环的四周敷设含锂陶瓷瓦来吸收中子、制取氚。

文章插图
托卡马克装置的内壁敷设锂陶瓷瓦来获取氚
为什么需要氚？
氚是制造氢弹的最主要原料，同时它也是生物化学工业中一种理想的放射性示踪剂。在未来的可控核聚变发电中，氚是一种清洁的聚变燃料。

氢的同位素都有啥用？ 氢怎么读( 二 )

氢的同位素都有啥用？氢怎么读( 二 )