为何液态氚的生产成为氢弹研制的关键挑战之一？

问题描述

精选答案

氚的放射性衰变特性、极低温度液化条件及高成本制备工艺，使其规模化生产面临多重技术瓶颈，直接影响氢弹燃料供应的稳定性与可控性。

氚的物理与化学特性

氚（3H）是氢的放射性同位素，其半衰期约为12.3年。液态氚需在-252.8℃以下保存，对储存容器的绝热性、抗压性要求极高。以下为氚与其他氢同位素的关键参数对比：

特性	氚（3H）	氘（2H）	氢（1H）
半衰期	12.3年	稳定	稳定
液化温度	-252.8℃	-253.2℃	-259.2℃
自然丰度	痕量	0.015%	99.98%

生产技术的复杂性

氚的工业化生产依赖核反应堆或粒子加速器，通过中子轰击锂-6靶材（?Li+n→3H+?He）生成。此过程需精准控制中子通量，且靶材辐照后的化学分离步骤涉及高放射性物质处理，操作风险与设备成本极高。

储存与衰变难题

液态氚的长期储存需解决两大问题：

1. 衰变损失：每年约5.5%的氚因衰变转化为氦-3，需持续补充以维持武器级浓度；
2. 材料相容性：氚渗透性强，易与金属容器发生氢脆反应，导致泄漏风险。

规模化应用的经济性

一座年产1公斤氚的工厂需投入数十亿美元，且运行能耗巨大。例如，美国萨凡纳河工厂的氚生产设施曾因技术故障多次停运，暴露了供应链的脆弱性。

安全与管控要求

氚的β辐射对人体危害显著，其生产、运输环节需符合国际核不扩散条约及放射性物质管理标准。液态氚若泄露，可能引发环境沾染与政治纠纷，进一步增加研制门槛。