化學*漢字:「字妖」——氕氘氚

2021-02-15 曐槎

氕氘氚都是氫的同位素。

 

氫只有三種同位素:氕(P)原子核內有1個質子,無中子,豐度為99.98%;氘(D)(又叫重氫) ,原子核內有1個質子,1個中子,豐度0.016%;氚(T)(又叫超重氫),原子核內有1個質子,2個中子,豐度0.004%。

 

氕[piē]

氫的同位素之一, 符號1H(protium), 質子數1, 它的原子由一個質子和一個電子組成, 是氫的主要形式, 氫中有99.98%為氕,0.02%為氘。

 

氕不但是一種優質燃料,還是石油、化工、化肥和冶金工業中的重要原料和物料。石油和其他化石燃料的精煉需要氫,如烴的增氫、煤的氣化、重油的精煉等;化工中制氨、制甲醇也需要氫。氫還用來還原鐵礦石。用氫製成燃料電池可直接發電。採用燃料電池和氫氣-蒸汽聯合循環發電,其能量轉換效率將遠高於現有的火電廠。隨著制氫技術的進步和貯氫手段的完善,氫能將在21世紀的能源舞臺上大展風採。

 

 

氘[dāo]

氘(deuterium)為氫的一種穩定形態的放射性同位素,也被稱為重氫,元素符號一般為D或2H。原子核中有一個質子和一個中子,氫中有0.02%的氘。在大自然的含量約為一般氫的7000分之一 ,用於熱核反應。,聚變時放出β射線後形成質量數為 3 的氦。氘被稱為"未來的天然燃料"。

 

常溫下,氘是一種無色、無味、無毒無害的可燃性氣體。它用於核能、可控核聚變反應、氘化光導纖維、氘潤滑油、雷射器、燈泡、實驗研究、半導體材料韌化處理以及核醫學,核農業等方面;另外在軍事上,它也有一些重要的用途,比如製造氫彈,中子彈和DF雷射武器。

 

氚[chuān]

氚[tritium]元素符號為T或3H,也被稱作超重氫。原子核中有一個質子和兩個中子。並帶有放射性,會發生β衰變,其半衰期為12.43年。由於氚的β衰變只會放出高速移動的電子,不會穿透人體,因此只有大量吸入氚才會對人體有害。在地球的自然界中,相比一般的氫氣,氚的含量極少。氚的產生是當宇宙射線所帶的高能量中子撞擊氘核,其氘核與中子結合為氚核。氚與氘一樣,都是製造氫彈的原料。自然界中存在極微,從核反應製得。主要用於熱核反應。

 

氚除了用作核武器的材料外,其他用途很多。氚最容易在高溫條件下與氘實現核聚變反應,提取到的氚氣中常含有多種雜質氣體,釋放出巨大能量: 3H+2H─→4He+n+17.6MeV

 

 

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  • 氫彈為什麼不直接用氫製造,而要用同位素氘和氚?
    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,氘有一個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%,而且其沒有中子幹擾,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!
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