氫彈聚變材料如何制備

2015年9月15日，朝鮮原子能研究院負責(zé)人宣稱，寧邊所有核設(shè)施均已重啟并開始正常運轉(zhuǎn)。對此，韓國《中央日報》17日分析，朝鮮可能正嘗試從寧邊核反應(yīng)堆中提取制造氫彈所需的材料氚，以滿足第四次核試驗的需要。其根據(jù)是：美國核裁軍研究機構(gòu)“科學(xué)與國際安全研究所”對寧邊核設(shè)施的最新衛(wèi)星照片進行研判后表示，“已經(jīng)確認朝鮮在5兆瓦核反應(yīng)堆中設(shè)置了輻照孔道，可以通過這一輻照孔道獲得（氫的）放射性同位素之一的氚”。的確，氚在自然界中含量甚微，只能通過核反應(yīng)制備。

從易于實現(xiàn)聚變反應(yīng)的角度考慮，在氫彈的材料中，氚也是不可缺少的。眾所周知，氫彈是利用輕核聚變反應(yīng)原理制成的武器。而要使聚變反應(yīng)發(fā)生，原子核必須具有足夠的動能，以克服核間的斥力而彼此靠近。不過，千萬別以為原子核很小就忽視相互間的斥力。實際上，由于原子核都帶正電荷，兩個帶正電荷的原子核靠攏時排斥力特別大。一個典型的例子是，重核（如鐵）之間也能發(fā)生聚變反應(yīng)，釋放的能量亦更多，但以人類目前的科技水平，根本滿足不了其實現(xiàn)聚變的條件。很顯然，宇宙中質(zhì)量最小的元素氫的原子核間靜電斥力最小，克服這種靜電斥力的難度最低，故而核聚變物質(zhì)一般選擇氫的同位素氘（D）和氚（T）。另一方面，依現(xiàn)有技術(shù)，增大核動能的唯一可行方法就是使參加聚變反應(yīng)的物質(zhì)具有足夠高的溫度，即所謂的核聚變點火溫度。D-D聚變反應(yīng)的點火溫度為5×10K，如此高溫即使原子彈爆炸也提供不了;D-T聚變反應(yīng)的點火溫度為10K，相比之下，氘、氚之間的聚變反應(yīng)要容易得多。

氘是自然界存在的元素，在海水中的含量約為0.015%，只需通過精餾法取得重水，然后再電解重水就能得到氘。不過，在通常情況下，氘、氚都是氣體，密度很小，只有在零下253℃才成為液體，必須裝在笨重的冷藏設(shè)備中。美國第一顆氫彈使用的氘，因裝在笨重的冷卻設(shè)備中而使氫彈異常龐大，重65噸，只能放在地面爆炸，根本不可能作為武器使用。

其實，較為理想的熱核材料是氘化鋰-6，其不僅以固體狀態(tài)存在，而且在中子作用下可以生成氚。因此，只要在反應(yīng)體內(nèi)保持一定比例的鋰核濃度，則鋰-6吸收中子變成氚，D-T聚變反應(yīng)所產(chǎn)生的中子再轟擊鋰核，促使鋰核裂變產(chǎn)生新的氚核，新的氚核繼續(xù)參與D-T聚變反應(yīng)，產(chǎn)生新的中子，形成聚變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，釋放巨大能量。在天然鋰中，鋰-6占7.5%，采用同位素分離法，先將鋰-6濃縮到90%以上，再將其置入密封燒罐中加熱、注入氘氣，即可得到氘化鋰6粉末。

當(dāng)然，通過在重水反應(yīng)堆中植入鋰靶，利用裂變反應(yīng)產(chǎn)生的中子轟擊鋰也可產(chǎn)生少量的氚。上述報道推測的朝鮮制氚用的就是這種方法。