基本介紹
氚核簡介,氚核的產生,氫的同位素,氚核聚變反應,核聚變實驗,
氚核簡介
氚是元素氫的一種放射性同位素 。（音‘chuān’），英文名稱：Tritium，亦稱超重氫符號簡寫為3H，氚還有專用符號T。其原子核由一個質子和二個中子組成。氚的拉丁文名為tritium，意為“第三”又稱超重氫。氚的質量數為3，在天然氫中，氚的含量為10-15%。1934年，英國E·盧瑟福等人在加速器上用加速的氘核轟擊氘靶，通過核反應發現氚，美國W·洛齊爾等證實重水中存在氚，1939年美國L·阿耳瓦雷茲等證明氚有放射性。但是由於氚的β衰變只會放出高速移動的電子，不會穿透人體，因此只有大量吸入氚才會對人體有害。氚會發射β射線而衰變成氦3（3He），半衰期為12.5年。
3H→3He+e
氚核的產生
利用反應堆的中子，採用氟化鋰、碳酸鋰或鋰鎂合金做靶材，能大量生產氚：
Li + n→4He +3H ，然後利用熱擴散法，使氚富集至99%以上。氚主要用於熱核武器、科學研究中的標記化合物，製作發光氚管，還可能成為熱核聚變反應的原料。
氚可與氧化合成氧化氚，即超重水。除氕氘氚外，氫還有兩種同位素：氫四（4H）和氫五（5H），這兩種同位素都不穩定，在自然界中極少。
氫的同位素
氫有三種同位素：1H（氕）、2H（氘）、3H（氚），平時見到的氫以1H為主，含少量2H；氦也有3He（氦3）和4He（氦4）兩種同位素，3He不穩定，一般見到的是4He。
氚核聚變反應
氫聚變為氦的反應可以有多種形式：
4個1H聚變為一個4He；
2個2H變為一個4He；
2H +3H =4He + n
還有其它的形式，上面只是簡單的說明，其實聚變過程中還有其它粒子產生。
總之要聚變成4He，至少要有4個核子（質子或中子），因為質子和中子在一定條件下可以互相轉化。如果聚變中的核子超過4個了，多餘的通常會以中子形式釋放出來。
可以仔細研究4He的核質量，以及中子、質子的質量，會發現由兩個質子加兩個中子組成的4He核，比兩個自由質子及兩個自由中子質量之和要小，此即質量虧損的來源，核聚變的巨大能量就來源於這個質量之差。
還可以理解為聚變後，每個質子和中子的質量都減小了。正如當一人從高處跳到地面，如果釋放的能量通過輻射發散到外太空，可以發現那個人的質量有微小的下降。
核聚變，即輕原子核（例如氘和氚）結合成較重原子核（例如氦）時放出巨大能量。因為化學是在分子、原子層次上研究物質性質，組成，結構與變化規律的科學，而核聚變是發生在原子核層面上的，所以核聚變不屬於化學變化。
熱核反應，或原子核的聚變反應，是當前很有前途的新能源。參與核反應的輕原子核，如氫（氕）、氘、氚、鋰等從熱運動獲得必要的動能而引起的聚變反應（參見核聚變）。熱核反應是氫彈爆炸的基礎，可在瞬間產生大量熱能，但尚無法加以利用。如能使熱核反應在一定約束區域內，根據人們的意圖有控制地產生與進行，即可實現受控熱核反應。這正是在進行試驗研究的重大課題。受控熱核反應是聚變反應堆的基礎。聚變反應堆一旦成功，則可能向人類提供最清潔而又是取之不盡的能源。
核聚變實驗
核聚變研究進入全新階段。據美國《科學》雜誌線上版15日訊息稱，美能源部下屬桑迪亞國家實驗室日前在其世界最強輻射源——“Z機”（Zmachine）裝置內開啟了氘—氚受控核聚變實驗。當未來氘—氚比例達到50∶50時，它所產生的能量將是現有最大能量的500倍。
受控核聚變若能成功，幾乎能使人類擺脫能源危機的困擾。其所需的原料——氫的同位素氘從海水中就可以提取，據估測，1升海水中提取出的氘若完全參與聚變反應，放出的能量相當於300升汽油燃燒釋放的能量。而氫的另一種同位素氚，又名超重氫，半衰期為12年，極為珍貴和危險，但它與氘之間的聚變卻最為容易，遠遠勝於目前常見的氘—氘聚變。
研究團隊將氚—氘的混合物加注到設備燃料中，在加入氚之後，“Z機”會激發出更大的能量，其原本已經很驚人的產生中子數上限將得到前所未有地大幅飆升，當燃料與強電磁場融合時，中子數會提高60倍至90倍，新混合燃料產生的能量也將是原來的500倍。
然而，這種方式不能一蹴而就，在實驗中第一次添加的氚僅用了不到氚總量的0.1%，在接下來5年中，繼續添加到燃料中的氚和氘比例才能達到50∶50。
該項目團隊高管邁克·庫尼奧表示，創造出如此巨大能源的設備此前從未出現過。
與位於勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的國家點火裝置（NIF）不同的是，“Z機”的磁場可以約束出現的α粒子，並沿著場線將它們捕獲，從而匯集更多的能量來維持聚變。
不過，氚分子體積太小容易滲透到設備的任何部位，使用時需在設施控制以及輻射防護方面達到相當高的要求，實驗必須非常謹慎地進行，團隊也將在可控制的情況下逐漸增加燃料投放比例。
