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为什么氚被称为核武器库中的珍品?

Cain 发表于 2015-11-5 17:34:33 [ 上一主题] [下一主题]

从氢弹问世到中子弹登台,氚一直扮演着异乎寻常的角色。但因保密森严,它被长期蒙着面纱,隐姓埋名,不被公众所知。直到美国专栏记者莫兰德透露了氢弹的秘密之后,氚的传奇才被大众所知晓。事实上,氚的名字早已与威震山岳的核武器连在一起,也与现代社会生活息息相关。
自然界中的稀客
  氢有三种同位素。它们是氕、氘,氚。通常所说的氢是指原子结构最简单的氕。为了区别,人们俗称它们为氢、重氢、超重氢。
  氢元索中,氕几乎占了全部(9.9852%);氘只占极少一点(0.0148%),而氚则没有了它的位置。因为氚的半衰期太短,宇宙演化中形成的氚,在地球演变的初期就已消亡了。但是,由于宇宙射线的作用,大气里每年要新生100~500万居里当量的氚,因此大自然仍留下了氚的足迹。
宇宙射线
  氚在自然界中的数量稀少,分布广泛,它与氢元素的其他成员一道遍布地球的每个角落,从动植物有机体到无机矿物质,都能找到它的踪影。它具备普通氢元素的一切化学特性,与氧化合成氚水,与其他元素结合成各种各样的有机物或无机物,就连生命的基元脱氧核糖核酸里也能找到它。
  早在1700年,科学家就用化学方法制取了氢,但那时谁也不知道氢还是一种微妙的混和物,它们中间暗藏着几乎无法称量的氚。
  直到1934年,著名科学家卢瑟福在英国剑桥大学的卡文迪许实验室里首次制得了氚。几乎在同时,普林斯顿大学的一个研究组也发现了天然存在的氚。
点化为神
  据科学家估算,太阳每秒钟射向地球的热量相当于燃烧115亿吨煤所发出的全部热量。这些热量如果全部被地球吸收,两极的冰冠将化为乌有,世界将变得像火一样灼热。幸亏地球表面裹上了一层厚厚的大气层,这些热量只有一小部分被地球表面吸收,所以才维持了现有适宜万物生长的自然环境。
  从远古开始,人类一直把太阳看成至高无上的神灵化身。在很长的一段历史年代里,人们不知道“天火”燃烧的奥秘,总以为是由于神力点化,太阳神为人类送来取之不尽的光和热。科学发达之后,人类用先进的科学仪器测出了太阳表面和内部的温度,又用科学探知太阳日夜不停地“燃烧”着的“核火”,这就是氘和氚,或氘和氘发生的热核聚变反应。
  在常有太阳的特殊环境下,中心温度高达1500~2000万度,又有强大的引力场,这为发生聚变反应创造了优越的条件,可是谁能创造出这种数千万度高温的人造条件呢?
  科学家研究发现只要有氚参与反应,在几百万摄氏度的高温下,聚变反应也可能发生,而且所需氚的量很微小。氚在这里则有神奇的点化力。
核武器库里的珍品
  人类最早借助氚的神力的尝试是研制威力空前的热核武器。1952年,美国试制成功第一枚氢弹装置,用的是液态氘和氚作热核材料,这使氢弹背了一个大包袱。因为要使氘和氚保持液态,必须带上一套复杂的冷冻系统,从而使第一枚氢弹达65吨,用一节火车皮才能装下。这样就失去了实战意义。人们把这种以液态氘和氚作热核燃料的氢弹称之为湿式氢弹。
  后来,科学家们发现锂元素的同位素锂-6是一种极好的热核材料。如果以氘化锂-6和氚化锂-6作氢弹材料,不但同样能实现热核反应,而且可以甩掉沉重的制冷系统,大大缩小氢弹的体积,实现了小型化。人们把装氘化锂和氚化锂混和物的氢弹,称为干式氢弹。
  曾被视为当代核武器精英的中子弹里,氚也扮演了重要的角色。“储氚器”就是中子弹的心脏。科学家指出,只要在战术核武器里插入储氚器,就能变成中子弹。
  据称,中子弹里只需少量氚,计算表明,1000吨爆炸当量的中子弹,理论上只需要7.224克氚。但因为考虑到氚的半衰期,它每年以5%的速度在不断衰减,同时考虑到它的利用率,一枚中子弹用氚量要远大于这个数。
  此外,无论是原子弹、氢弹,还是中子弹,都需要有一个击发链式裂变反应的超小型中子源。目前,一般工业上应用的中子源都不能胜任这一特殊使命,只有氘氚中子源才是最理想的脉冲中子源。它是通过高压真空管把少量的氚和氘加速到极高速度,发生对撞,这时会放出大量中子,这种中子脉冲可点燃链式裂变反应。
  氚是核武器库中的珍宝。在早期制造热核武器时,氚的价格高得无法计算。即使是产量激增的当代,它也价值连城,在国际市场上,每克售价竟高达数万美元。
默默为人类服务
  氚不仅是核武器库中的珍宝,而且在人们的日常生活中发挥着作用。如果你稍加留意,想想夜光表为什么会在黑夜里自动发光,就不难找到这位朋友。
  现在,国际市场上普遍在硫化锌涂料中添入极其微量的氚化物,利用氚放出的射线激发硫化锌晶体放出绿光,即使在伸手不见五指的黑夜里,你照样能看清表盘上的刻度。
  “氚灯”还被广泛地应用于飞机太平门,汽车仪表等常见场合。
  世界民用氚的流通量多年来一直剧增,美国每年要向瑞士、新加坡、墨西哥,菲律宾等国出口氚,每年批准的出口量就有1000多克。
  氚还有更广阔的应用前景,这就是目前在全世界原子物理学家为之共同奋斗的可控核聚变的研究中,氚是重要的角色。这场接力赛已经进行了60年,现在正朝着胜利的终点冲刺。一旦实现之后,单单利用地球上的锂和氘资源,就能解决人类5000亿年的能源需求,也就是说在以后漫长的岁月里,氚将不断地为人类提供取之不尽的光和热。
谨防偷袭
  氚在放射性同位素中,还算是脾气温顺的成员之一。它只放出“软”射线,不像钻-60那样放出致命的射线。因此,在操作和运输过程中,无需担心人员受到照射的威胁。然而,氚一旦进入体内,积存起来,“软”射线会使人体组织受电离辐射损伤。现代医学告诉我们,体内只要进入0.05克氚,就会在6小时内因电离辐射损伤而急性致死。
  在现代社会里,由于各种人为因素,使地球上的氚量大增。倒如,氢弹爆炸会放出大量氚,一次巨型氢弹爆炸就会产生2000万居里放射性氚。上世纪50年代初以来,大气层核武器试验释放的氚累计达到30亿居里,它主要分布在北半球。全世界核电站运行中泄漏出来的氚量为200万居里。虽然这些人为因素给大自然增加了如此巨量的氚,但也没有构成对人类健康的威胁。这应归功于大气层的稀释功能,以及氚本身的不断衰变。但是如果操作不当,也会引发灾害,发生于1986年的切尔诺贝利核事故以及2011年的日本福岛地震引发的核泄漏事故中,均有一定量的氚在流失。
  真正对人的生命构成威胁的,就是操作氚的过程中吸入体内的氚。因此,国内外对氚的净化技术做了大量研究,严格规定安全生产操作程序,控制和减少向大气排放氚。
  总之,只要采取慎之又慎的防护措施,氚的危害是可预防的,甚至可以杜绝氚害,更不必要存在紧张心理。氚也和别的放射性同位素一样,经过驯化后,也必将好好地为现代社会服务。


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起落炎凉终如是  不若倚风笑斜阳

不吃芥末 发表于 2015-11-5 19:16:05

1

沙发

这个字念dao,还是pie

点评

【墨迹】 回复于 2015-12-4 18:20

chuan

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