氢弹为什么不直接用氢制造,而要用同位素氘和氚?

星宇飘零2099


确实像问题描述中所说的不含中子的氢(氕)更容易获取,氕的丰度达99.98%,剩下的0.02%才是它的同位素氘和氚。那为什么人类制作氢弹的时候不用氕哪?

因为技术上达不到,并且“性价比”不高。

恒星如太阳内部的核聚变的原料都是氕,是因为太阳在本身的引力塌陷下可以提供极端的点活条件-高温和高压。并且这种条件是持续型的可以保证核聚变持续型进行,这样太阳才能发光发热100亿年。


而人工的核聚变达不到这样的点火条件,用氘和氚来进行核聚变条件会低一些,并且产生的能量比氕聚变会更高一些。由于氕的聚变最终的结果是氦4(两个质子和两个中子),所以这核聚变过程就比氘或者氚的聚变过程多了一步1H+1H→2D+e(+)。

以上的2D代表氘核,这个过程目的是产生最终氦4所需的中子。


在核聚变的过程中会产生大量的穿透力强的不带电中子,这也是核能源的辐射来源。最好的核聚变清洁能源就是氦3,在月球上储存丰富,这也可能是未来的主力能源。


这里是科学黑洞,欢迎你们的关注与点评,图片来源网络侵删。

科学黑洞


最初学核物理时,也曾和题主一样思考过这个问题,随着不断的深入学习,才解决的了相关的疑惑。

不仅仅是氢弹,其实我们制造任何东西,都要至少考虑以下两方面的问题:


1、方法是否具有可行性。

在制造阶段,这个可行性不仅仅指的是理论上的可行性,必须是方案实行的可行性,氢原子即不具有这种实际制造的可行性。原因如下:

原子间核子内部存在一种力叫核力,核力与核子所带的电荷无关,不仅仅存在于中子和中子中间,还存在于中子和质子、质子与质子之间。核力是吸引力。但是核力有一个特点就是短程力,即只有在非常短的距离,作用范围只有10^-15m,这个范围相当于核子只有和同一个原子核内部的相邻的核子才能起到吸引作用,两个即使相邻的原子核也超出了核力的作用范围。


所以核力的作用相当于片警,超过了距离就会有另一个力起主导作用了,这时起到主导作用的力就变为了电磁斥力,电磁斥力只发生在带同种电荷的核子中,氢原子核就相当于一个质子,让两个氢核聚时明显作用距离超过了核力的作用范围,只有电磁斥力在起作用,这时需要的外界压力和温度非常高,只有理论上存在聚变的可行性,实际上很难达到这个温度。

2、原料获得的难以程度。

这个也是非常重要的,要实现量产,所需要的原料必须是在地球能够获取到的,不然也就只能停留在第一个理论阶段,比如现在在月球上才存在的氦3就是比氚更合适的聚变材料,只是因为地球上这种资源太难获取,目前才选择氘氚聚变。



当然原料获取阶段是在可行性之后的,如果没有实际可行性,即使拥有再多的材料也是无用的。


核先生科普


普通的氢就是氕,氢的同位素有仨,氕氘氚。普通氢也就是氕原子核只有一个质子没有中子,氘氚分别有一个两个中子。所以普通氢原子核只有质子的话,这俩带正电的质子很难融合成新的原子核实现聚变。而氘氚这俩相对容易发生聚变,仅仅是相对容易。

普通的氢,需要像恒星核心那样的高温高压才能启动聚变。目前我们人类还没有能连制造出这样的高温高压让普通的氢发生聚变。所以氢弹、聚变发电暂时采用比较容易聚变的氘氚。

实际上普通的氢发生巨变,释放出的能量比他的同位素氘氚聚变可以释放更多的能量。如果未来人类掌握了更先进的技术,普通的氢也可以拿来当做聚变燃料。甚至只要是比铁元素轻的,聚变释放的能量都比引起聚变吸收的能量多。

总而言之,使用氘氚聚变是因为这俩聚变要求最低,是最LOW的核聚变。


蛋科夫斯基


氢弹为什么不用氢制造,而要用同位素氘和氘?

十分高兴悟空请我回答。依据我所掌握的氢弹知识,目前世界氢弹基本情况,以及中国🇨🇳在聚变工程反应堆建设情况目前取得成果,我想从三个方面回答问题。

第一个方面是介绍氢弹:(氢弹原理图和氢弹爆炸图附后)。氢弹是核武器一种,主要利用氢的同位素氘氚核聚变释放👍强大能量杀伤破坏,威力强大的大规模杀伤武器。

材料:氘氘化锂6,氚氚化锂6,TNT。

类型:三相弹,氢铀弹,热核武器。

主要利用重氢(daOH,氘)或超重氢(chua∩H,氚)等轻原子核的热核反应原理制成的热核武器或聚变武器,通常称氢弹,三相弹,氢铀弹,三级效应超级炸弹。中子弹是一种小型氢弹。(氢弹当前最大当量五千万吨TNT威力)。目前拥有氢弹的有中国,美国,俄罗斯,英国,法国。

第二个方面问题:氢的同位素氕氘氚,理论上核聚变都可实现,但目前人类在已知的试验中,氕没有找到聚变效应,也许以后有可能实现。正向一百年前量子特性无法实现一样。而氘氚在多种实验手段下实现聚变反应,即TNT引爆钿再引爆氘氘聚变反应,实现氢弹爆炸。氢弹爆炸如图附后。热核反应基本公式(略),反应路经:氘十氚→氦十中子十能量。

还有一种新型核弹,即中子弹,它实际上是一种小型氢弹,只不过这种小型氢弹中裂变的成分非常小,而聚变的成份非常大,因此冲击波和辅射的效应很👎弱,但中子流极👍强,固称中子弹。

第三个方面:中国🇨🇳聚变工程反应堆。2O18年1月3日,国家发改委宣佈:中国🇨🇳聚变反应堆在合肥集中建设,CFETR项目。计划分三步走:第一阶段到2O21年,CFETR开始建设,第二阶段到2O35年,建成聚变工程反应堆,第三阶段到2O5O年,聚变工程反应堆实验成功,建设聚变商业示范堆,完成人类终级能源目标。CFETR项目由中国科学技术大学承担集成工程设计研究,将从人才培养,人力物力等方面给予全力配合支持。

目前,中国🇨🇳在聚变工程领域最👌好成绩是中国🇨🇳的“人造☀️太阳“也同时是人类聚变工程最领先成果。对进一步深厚研究推进聚变工程有极大引领指导意义。相信中国🇨🇳科学家科技工作者定能实现这项目标。

以上内容,希望帮助广大读者清楚解读氢弹相关问题。謝谢读者!







北京大刘


氢弹为什么不直接用氢制造,而要用同位素氘和氚?

首先我们要来确定为什么非要选氢或者氢的同位素来制造氢弹,因为从理论上来看在铁元素之前的所有元素都可以参与释放能量的聚变,而且都能释放出巨大的能量,但为什么选了氢以及氢的同位素呢?

这是因为元素的比结合能不一样,而这是元素聚变的关键要求,而相对氢元素的比结合能要求低得多.....而这个低得多仍然是我们难以企及的,比如太阳中心的核聚变处温度是1500万度,大气压更是高达2500亿个,如此条件下仍然只能满足氢元素的聚变,现在仍未到氦元素聚变的时代,而太阳最终也只能是氦元素聚变完之后就坍缩成白矮星,其内核质量无法支撑下一步的碳氧元素聚变,因此太阳的未来就是一颗碳氧白矮星.......

似乎事情就变得很简单了,氕氘氚都是氢的同位素,其质子数都是1,唯一的差别是三者的中子数不一样,氕没有中子,氘有一个中子而氚则有两个中子......理论上来讲氕氕聚变最合适,不仅是因为它在氢元素中的含量高达99.985%,而且其没有中子干扰,在裂变堆里中子的数量很关键,需要中子来“引火”当然也需要适当控制中子数量来减速!但聚变堆里中子就完全是个没有用的东西,一来不带电无法控制,二来会导致材料嬗变,还会导致放射性变成难以处理的放射性材料!但非常可惜氕氕聚变的要求非常高,以人类的科技暂时无法实现如此变态的要求!

氘氚聚变的要求则低得多,“仅仅”需要上亿度的高温哈(太阳中心只需要1500万度是因为还有2500亿个大气压)!因此我们人类所有的努力都在实现如何控制氘氚的聚变,而这已经进行了数十年,尽管不断有好消息传来,但仍然没有突破性的进展出现!

当然造氢弹就简单多了,因为不需要考虑破坏性的问题,因为这玩意儿造出来本来就是搞破话的,因此氢弹中可以使用比较容易实现的原子弹来“引火”,在原子弹爆炸形成的极端条件下形成聚变条件......当然有简单的路可以走,没有人会去走更难的氕聚变......


星辰大海路上的种花家


因为氦元素的原子量是4。。。得有两个中子。你一堆氢元素咋交配都交配都很难交配出氦元素。

这就是个难易度问题,别和太阳比,咱比不了。氢弹的聚变也就在极短时间内完成,没有太阳中心那种持续的高温高压条件。

话说我这补丁打得还行吗?


䉬齄小V


我觉得用沙子水泥加水制造氢弹成本更低。


诈骗犯刘东强


因为氕-氕核聚变,即使在太阳这个高温高压的庞然大物上,发生也是很艰难的!只是通过量子随迁效应,才能实现很少的一部分氕-氕直接发生核聚变!


佬独舞


为什么把军事机密说出来,外国人知道了怎么办?


手机用户64865108447


呵呵,这个问题太好了,我也在想原子弹为什么不直接用原子做!看样你高中物理没好好学啊。


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