氫彈為什麼不直接用氫製造,而要用同位素氘和氚?

星宇飄零2099


確實像問題描述中所說的不含中子的氫(氕)更容易獲取,氕的丰度達99.98%,剩下的0.02%才是它的同位素氘和氚。那為什麼人類製作氫彈的時候不用氕哪?

因為技術上達不到,並且“性價比”不高。

恆星如太陽內部的核聚變的原料都是氕,是因為太陽在本身的引力塌陷下可以提供極端的點活條件-高溫和高壓。並且這種條件是持續型的可以保證核聚變持續型進行,這樣太陽才能發光發熱100億年。


而人工的核聚變達不到這樣的點火條件,用氘和氚來進行核聚變條件會低一些,並且產生的能量比氕聚變會更高一些。由於氕的聚變最終的結果是氦4(兩個質子和兩個中子),所以這核聚變過程就比氘或者氚的聚變過程多了一步1H+1H→2D+e(+)。

以上的2D代表氘核,這個過程目的是產生最終氦4所需的中子。


在核聚變的過程中會產生大量的穿透力強的不帶電中子,這也是核能源的輻射來源。最好的核聚變清潔能源就是氦3,在月球上儲存豐富,這也可能是未來的主力能源。


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科學黑洞


最初學核物理時,也曾和題主一樣思考過這個問題,隨著不斷的深入學習,才解決的了相關的疑惑。

不僅僅是氫彈,其實我們製造任何東西,都要至少考慮以下兩方面的問題:


1、方法是否具有可行性。

在製造階段,這個可行性不僅僅指的是理論上的可行性,必須是方案實行的可行性,氫原子即不具有這種實際製造的可行性。原因如下:

原子間核子內部存在一種力叫核力,核力與核子所帶的電荷無關,不僅僅存在於中子和中子中間,還存在於中子和質子、質子與質子之間。核力是吸引力。但是核力有一個特點就是短程力,即只有在非常短的距離,作用範圍只有10^-15m,這個範圍相當於核子只有和同一個原子核內部的相鄰的核子才能起到吸引作用,兩個即使相鄰的原子核也超出了核力的作用範圍。


所以核力的作用相當於片警,超過了距離就會有另一個力起主導作用了,這時起到主導作用的力就變為了電磁斥力,電磁斥力只發生在帶同種電荷的核子中,氫原子核就相當於一個質子,讓兩個氫核聚時明顯作用距離超過了核力的作用範圍,只有電磁斥力在起作用,這時需要的外界壓力和溫度非常高,只有理論上存在聚變的可行性,實際上很難達到這個溫度。

2、原料獲得的難以程度。

這個也是非常重要的,要實現量產,所需要的原料必須是在地球能夠獲取到的,不然也就只能停留在第一個理論階段,比如現在在月球上才存在的氦3就是比氚更合適的聚變材料,只是因為地球上這種資源太難獲取,目前才選擇氘氚聚變。



當然原料獲取階段是在可行性之後的,如果沒有實際可行性,即使擁有再多的材料也是無用的。


核先生科普


普通的氫就是氕,氫的同位素有仨,氕氘氚。普通氫也就是氕原子核只有一個質子沒有中子,氘氚分別有一個兩個中子。所以普通氫原子核只有質子的話,這倆帶正電的質子很難融合成新的原子核實現聚變。而氘氚這倆相對容易發生聚變,僅僅是相對容易。

普通的氫,需要像恆星核心那樣的高溫高壓才能啟動聚變。目前我們人類還沒有能連製造出這樣的高溫高壓讓普通的氫發生聚變。所以氫彈、聚變發電暫時採用比較容易聚變的氘氚。

實際上普通的氫發生鉅變,釋放出的能量比他的同位素氘氚聚變可以釋放更多的能量。如果未來人類掌握了更先進的技術,普通的氫也可以拿來當做聚變燃料。甚至只要是比鐵元素輕的,聚變釋放的能量都比引起聚變吸收的能量多。

總而言之,使用氘氚聚變是因為這倆聚變要求最低,是最LOW的核聚變。


蛋科夫斯基


氫彈為什麼不用氫製造,而要用同位素氘和氘?

十分高興悟空請我回答。依據我所掌握的氫彈知識,目前世界氫彈基本情況,以及中國🇨🇳在聚變工程反應堆建設情況目前取得成果,我想從三個方面回答問題。

第一個方面是介紹氫彈:(氫彈原理圖和氫彈爆炸圖附後)。氫彈是核武器一種,主要利用氫的同位素氘氚核聚變釋放👍強大能量殺傷破壞,威力強大的大規模殺傷武器。

材料:氘氘化鋰6,氚氚化鋰6,TNT。

類型:三相彈,氫鈾彈,熱核武器。

主要利用重氫(daOH,氘)或超重氫(chua∩H,氚)等輕原子核的熱核反應原理製成的熱核武器或聚變武器,通常稱氫彈,三相彈,氫鈾彈,三級效應超級炸彈。中子彈是一種小型氫彈。(氫彈當前最大當量五千萬噸TNT威力)。目前擁有氫彈的有中國,美國,俄羅斯,英國,法國。

第二個方面問題:氫的同位素氕氘氚,理論上核聚變都可實現,但目前人類在已知的試驗中,氕沒有找到聚變效應,也許以後有可能實現。正向一百年前量子特性無法實現一樣。而氘氚在多種實驗手段下實現聚變反應,即TNT引爆鈿再引爆氘氘聚變反應,實現氫彈爆炸。氫彈爆炸如圖附後。熱核反應基本公式(略),反應路經:氘十氚→氦十中子十能量。

還有一種新型核彈,即中子彈,它實際上是一種小型氫彈,只不過這種小型氫彈中裂變的成分非常小,而聚變的成份非常大,因此衝擊波和輔射的效應很👎弱,但中子流極👍強,固稱中子彈。

第三個方面:中國🇨🇳聚變工程反應堆。2O18年1月3日,國家發改委宣佈:中國🇨🇳聚變反應堆在合肥集中建設,CFETR項目。計劃分三步走:第一階段到2O21年,CFETR開始建設,第二階段到2O35年,建成聚變工程反應堆,第三階段到2O5O年,聚變工程反應堆實驗成功,建設聚變商業示範堆,完成人類終級能源目標。CFETR項目由中國科學技術大學承擔集成工程設計研究,將從人才培養,人力物力等方面給予全力配合支持。

目前,中國🇨🇳在聚變工程領域最👌好成績是中國🇨🇳的“人造☀️太陽“也同時是人類聚變工程最領先成果。對進一步深厚研究推進聚變工程有極大引領指導意義。相信中國🇨🇳科學家科技工作者定能實現這項目標。

以上內容,希望幫助廣大讀者清楚解讀氫彈相關問題。謝謝讀者!







北京大劉


氫彈為什麼不直接用氫製造,而要用同位素氘和氚?

首先我們要來確定為什麼非要選氫或者氫的同位素來製造氫彈,因為從理論上來看在鐵元素之前的所有元素都可以參與釋放能量的聚變,而且都能釋放出巨大的能量,但為什麼選了氫以及氫的同位素呢?

這是因為元素的比結合能不一樣,而這是元素聚變的關鍵要求,而相對氫元素的比結合能要求低得多.....而這個低得多仍然是我們難以企及的,比如太陽中心的核聚變處溫度是1500萬度,大氣壓更是高達2500億個,如此條件下仍然只能滿足氫元素的聚變,現在仍未到氦元素聚變的時代,而太陽最終也只能是氦元素聚變完之後就坍縮成白矮星,其內核質量無法支撐下一步的碳氧元素聚變,因此太陽的未來就是一顆碳氧白矮星.......

似乎事情就變得很簡單了,氕氘氚都是氫的同位素,其質子數都是1,唯一的差別是三者的中子數不一樣,氕沒有中子,氘有一箇中子而氚則有兩個中子......理論上來講氕氕聚變最合適,不僅是因為它在氫元素中的含量高達99.985%,而且其沒有中子干擾,在裂變堆裡中子的數量很關鍵,需要中子來“引火”當然也需要適當控制中子數量來減速!但聚變堆裡中子就完全是個沒有用的東西,一來不帶電無法控制,二來會導致材料嬗變,還會導致放射性變成難以處理的放射性材料!但非常可惜氕氕聚變的要求非常高,以人類的科技暫時無法實現如此變態的要求!

氘氚聚變的要求則低得多,“僅僅”需要上億度的高溫哈(太陽中心只需要1500萬度是因為還有2500億個大氣壓)!因此我們人類所有的努力都在實現如何控制氘氚的聚變,而這已經進行了數十年,儘管不斷有好消息傳來,但仍然沒有突破性的進展出現!

當然造氫彈就簡單多了,因為不需要考慮破壞性的問題,因為這玩意兒造出來本來就是搞破話的,因此氫彈中可以使用比較容易實現的原子彈來“引火”,在原子彈爆炸形成的極端條件下形成聚變條件......當然有簡單的路可以走,沒有人會去走更難的氕聚變......


星辰大海路上的種花家


因為氦元素的原子量是4。。。得有兩個中子。你一堆氫元素咋交配都交配都很難交配出氦元素。

這就是個難易度問題,別和太陽比,咱比不了。氫彈的聚變也就在極短時間內完成,沒有太陽中心那種持續的高溫高壓條件。

話說我這補丁打得還行嗎?


䉬齄小V


我覺得用沙子水泥加水製造氫彈成本更低。


詐騙犯劉東強


因為氕-氕核聚變,即使在太陽這個高溫高壓的龐然大物上,發生也是很艱難的!只是通過量子隨遷效應,才能實現很少的一部分氕-氕直接發生核聚變!


佬獨舞


為什麼把軍事機密說出來,外國人知道了怎麼辦?


手機用戶64865108447


呵呵,這個問題太好了,我也在想原子彈為什麼不直接用原子做!看樣你高中物理沒好好學啊。


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