氢弹聚变材料如何制备

2015年9月15日，朝鲜原子能研究院负责人宣称，宁边所有核设施均已重启并开始正常运转。对此，韩国《中央日报》17日分析，朝鲜可能正尝试从宁边核反应堆中提取制造氢弹所需的材料氚，以满足第四次核试验的需要。其根据是：美国核裁军研究机构“科学与国际安全研究所”对宁边核设施的最新卫星照片进行研判后表示，“已经确认朝鲜在5兆瓦核反应堆中设置了辐照孔道，可以通过这一辐照孔道获得（氢的）放射性同位素之一的氚”。的确，氚在自然界中含量甚微，只能通过核反应制备。

从易于实现聚变反应的角度考虑，在氢弹的材料中，氚也是不可缺少的。众所周知，氢弹是利用轻核聚变反应原理制成的武器。而要使聚变反应发生，原子核必须具有足够的动能，以克服核间的斥力而彼此靠近。不过，千万别以为原子核很小就忽视相互间的斥力。实际上，由于原子核都带正电荷，两个带正电荷的原子核靠拢时排斥力特别大。一个典型的例子是，重核（如铁）之间也能发生聚变反应，释放的能量亦更多，但以人类目前的科技水平，根本满足不了其实现聚变的条件。很显然，宇宙中质量最小的元素氢的原子核间静电斥力最小，克服这种静电斥力的难度最低，故而核聚变物质一般选择氢的同位素氘（D）和氚（T）。另一方面，依现有技术，增大核动能的唯一可行方法就是使参加聚变反应的物质具有足够高的温度，即所谓的核聚变点火温度。D-D聚变反应的点火温度为5×10K，如此高温即使原子弹爆炸也提供不了;D-T聚变反应的点火温度为10K，相比之下，氘、氚之间的聚变反应要容易得多。

氘是自然界存在的元素，在海水中的含量约为0.015%，只需通过精馏法取得重水，然后再电解重水就能得到氘。不过，在通常情况下，氘、氚都是气体，密度很小，只有在零下253℃才成为液体，必须装在笨重的冷藏设备中。美国第一颗氢弹使用的氘，因装在笨重的冷却设备中而使氢弹异常庞大，重65吨，只能放在地面爆炸，根本不可能作为武器使用。

其实，较为理想的热核材料是氘化锂-6，其不仅以固体状态存在，而且在中子作用下可以生成氚。因此，只要在反应体内保持一定比例的锂核浓度，则锂-6吸收中子变成氚，D-T聚变反应所产生的中子再轰击锂核，促使锂核裂变产生新的氚核，新的氚核继续参与D-T聚变反应，产生新的中子，形成聚变链式反应，释放巨大能量。在天然锂中，锂-6占7.5%，采用同位素分离法，先将锂-6浓缩到90%以上，再将其置入密封烧罐中加热、注入氘气，即可得到氘化锂6粉末。

当然，通过在重水反应堆中植入锂靶，利用裂变反应产生的中子轰击锂也可产生少量的氚。上述报道推测的朝鲜制氚用的就是这种方法。