核裂变与聚变材料heliebian yu jubian cailiaonuclear fission and fusionmaterial
原子核可以裂变的材料与原子核可以聚变的材料。
主要裂变材料包括铀-233、铀-235、钚-239以及铀-钚混合氧化物(MOX)。原子弹装料是高富集度(大于90%)裂变材料,即几乎是纯铀-235或钚-239。这种高富集度的裂变材料也用于研究用的核反应堆。用于商用核反应堆裂变材料的铀-235的富集度一般在2%~4%。天然铀中的铀-235含量仅为0.71%。可以用各种不同的同位素分离方法来富集,例如,目前最常用的是气体扩散法和离心法。
据1990年估计,世界上武器级铀(铀-235>90%)约有1045~1575t,军用钚约有257t。印度的钍储量居世界第一位,中国的钍储量也相当丰富。
聚变材料又称热核聚变材料(thermonuclearfusion materials)。作为热核武器(氢弹)的装料,要求其反应温度相对较低(几千万度)、反应时间较短(百万分之几秒)和释放的能量较大,而且易于制取。在氢弹中通常使用的核聚变材料是氘、氚和锂-6。氘和氚在普通条件下处于气体状态,密度很小,因而用氘和氚的混合物做成氢弹,其体积很大。因此,氢弹中的热核材料一般采用氢和锂的固体化合物——氘化锂-6和氚化锂-6。锂是一种稀有金属,在地壳中的含量约为6.5×10-3%。锂的一般工业用途已很广泛,在国防工业上可作火箭、导弹和潜艇的高级固体燃料。它在自然界中有两种稳定同位素—锂-6和锂-7。锂-6占7.5%,锂-7占92.5%。通常采用电解化学交换法来分离锂-6。氚在自然界中极少。但是可以用中子轰击锂-6来制取必要数量的氚。
受控热核聚变反应堆的聚变材料主要是纯氘。氘在自然界中很多。例如1kg海水可提取0.03g氘,世界海水中至少含有35万亿t氘,可供人类使用几百亿年。所以一旦受控热核聚变反应堆研究成功并转入正常运行,核聚变材料将是人类取之不尽、用之不竭的能源。