可控核聚變一旦實現，地球上的氚將會用完？地表含量僅有3.5公斤

當聽說日本政府把核廢水排進海里，其中就包含放射性氚的時候，世界爲之色變。

可在另一方面，截止到2020年，1克氚的價格超過了3萬美元。而且即便是有錢買，也不見得有氚可賣。

一邊不顧全世界反對當作垃圾排放，一邊重金難求，“氚”這一資源對人類來說，究竟意味着什麼呢？

先不說氚，先來看一下科學界對核聚變的瞭解和應用。這種又被稱爲是核融合的反應，可以通俗理解爲讓基本粒子進行結構和能量的轉換。

原子核經過重組排列之後，就能形成能量的轉化和釋放。氚在元素週期表中看不到，這是因爲氚是氫的分支。

相比於氫，氚的內部多出了兩個中子，另外還有一個質子，這就共同構成了氚的全部內核。

和氫比起來，由於氚質量較大，所以性能上不穩定。爲了能夠達到穩定，所以氚會無時不刻向外釋放電子和能量。這個過程，就有一個專門的詞彙來形容——衰變。

這種衰變因爲有電子在釋放，所以又被稱爲β衰變。衰變之後的氚，會變成氦-3的形體繼續存在。

氚的一個同源兄弟是氘，從字型上看一不留神就能將兩者搞混。單個的中子h 質子構成了氘，所以它只比氚少了一箇中子，在字型上也就少了一“丿”。

這兩位兄弟經過特定的條件，就會產生由質量轉化成能量的巨大釋放過程。兩者結合在一起，會形成聚變核反應。

在這個過程中，各自的質子組成了兩個質子，三個中子則組成了兩個中子，另外一個多出來的中子，則被釋放了出來。

新的組成生成了一個氦核，加上多餘出來的中子，按理說它們的質量沒有發生變化，僅僅是排列組合發生了變化。

可在現實中，經過重新的排列組合後，氦核與一箇中子的質量，比氚核與氘核的質量小。那麼，虧損的部分究竟去了哪裡呢？

現代科學家早已給出了答案，虧損的部分是以轉化後的能量方式釋放出來了。最爲關鍵的是，這個釋放出來的能量相當巨大。

所以看到這裡，就能明白核聚變或者說氫彈爆炸的原理是什麼了。不過在剛剛研發出氫彈的時候，人類還不能掌控這種巨大的能量，更不要說將這種能量轉化成可利用的能源了。

而要想利用它，就得將核聚變反應變成可控的。現在各個大國研究的核聚變技術，正是這一點。

說到這裡，有人可能會覺得，看來核聚變反應也很簡單嘛，不就是氚核氘結合之後發生的能量轉化嘛。

這個過程確實很簡單，但卻有兩個必不可少的條件：一個是高溫，另一個是高壓。

這裡就不說具體數值是多少了，只是和太陽做一個簡單的比對。太陽就是在一刻不停進行着核聚變反應，它自身的溫度和壓力，都能達到所需的條件。因爲太陽夠大，內部的壓力和溫度都能達標。

說的簡單一點，假設一個人握一下拳頭的力量，也能達到高壓和高溫的要求，那麼握一下拳頭就能形成一次核聚變反應。

回到現實中，地球本身的質量比太陽小很多，所以在自然的狀態下，地球上不會出現核聚變反應。反過來說，人類製造的核聚變反應，是通過一定的技術，有限度的模擬了那種反應。

現在，要想掌握可控核聚變，除了要模擬核聚變的反應之外，還得要將其加以控制。難度指數直接提升了很多，這也是爲什麼研究起來曠日持久。

回到核聚變反應本身上來，可利用的元素有氫、氚、氘、氦、鋰等。在地球上，綜合性更好，以及人類技術最能掌控的，便是氚和氘的核聚變。

於是，新的問題就又出現了，它們的數量有多少？未來夠不夠用呢？

氘在自然界中有分佈，其主要存在於海水裡。每升海水中能提取出0.03克氘，推測地球上氘的含量爲45萬億噸。

對比之下，氚的含量在自然界就相當少了。有數據顯示，地球上天然氚的含量只有2公斤左右，也有資料顯示是3.5公斤左右。但不管具體是多少，總之它的自然含量少到可忽略不計。

有人不免就會產生疑惑，這麼少的量，那還利用個毛線啊。

其實這麼想就是多慮了，世界上擁有技術的各大國，從來沒想過去利用自然界那點少到可憐的氚。

多年以來，擁有技術的國家，都是在以人工的方式的製造氚。

氫彈核聚變反應利用的就是氚，世界上掌握了核技術的國家都有數量不等的氫彈，從這一點也能看出來，各國使用的氚肯定不是來自自然界，而是採用技術製造出來的。

那麼，所用技術和原材料是什麼呢？概括來說，用中子轟擊鋰就能產生氚。具體又是怎麼操作的呢？

各大國爲了製造夠用的氚，多年來都研製了製造氚的特殊設備，它被稱之爲產氚堆。

主要方法是，利用裂變反應堆對鋰進行輻照，這個過程就是裂變產生的中子對鋰進行持續不斷的轟擊。通過反應，就能形成氚和氦。

聽上去似乎也不難，畢竟現在覈電站那麼多，站內的反應堆可以加以利用。可實際上，產氚所用的反應堆，並非核電站常見的壓水堆，而是重水堆、石墨水冷堆或者高溫氣冷堆等等。

也就是說，這類反應堆是額外建造的，主要目的就是爲了生產氚。有資料顯示，建造一座產氚的重水反應堆，至少需要55億美元。不光造價昂貴，安全成本同樣也不低。

以美國爲例，早年利用漢福特的石墨反應堆來造氚。後來，又在薩凡納河地區建造了5座重水反應堆。

上世紀80年代，美國人每年可生產10公斤左右的氚。到90年代，美國至少積累了225公斤左右的氚。

此前有過估計，美國的氫彈和中子彈的數量爲20000枚。一枚氫彈頭需要氚4克，一枚中子彈需要15克，所以核彈消耗氚大約在90公斤左右。

這也意味着，美國人手裡還有100公斤左右的氚沒有被使用。據說，美國現在造氚的設備已經停止運行，因爲儲量充足。

另一個核大國俄羅斯，因爲與美國有着同等數量的熱核彈頭，所以外界推測其氚的儲備與美國相當。

此外，英法兩國也有一定規模的氚儲量。綜上所述，瞭解了氚的大概製造流程，也就能明白，爲何現在大多數國家，依然製造不出來核武器了。

而且，現在全球造氚的能力非但沒有提升，還在衰減中。

2020年，加拿大向英國轉交了5個特製鋼桶，裡面又有着5個鋼瓶。這些鋼瓶就跟飲料瓶般大小，每個瓶子裡只裝了一縷氫氣，5個瓶子里加起來一共只有10克。

這10克氫氣可不簡單，它裡面是放射性的氚，1克的價格就是3萬美元。

從理論上來說，只要掌握了控制它的辦法，讓它和氘結合，就能產生如同太陽一般的能量。

而現在尷尬的地方在於，全世界產氚的聚變反應堆，似乎不夠用了。截止到目前，全世界商業用氚的主要來源，是位於加拿大的19座氚鈾核反應堆。

加拿大的反應堆屬於加壓重水反應堆，每座反應堆一年可生產0.5公斤的氚。

現在的問題是，反應堆的使用壽命是有期限的，在未來10年內，加拿大至少有9座反應堆將不得不退役。

老的反應堆退休了，新的反應堆還沒有建造出啦，所以業內人士預估，全世界氚的庫存量就要見底了。

有數據顯示，全球現在氚的存量爲25公斤。這一數量跟上面提到的美俄等國的儲量有差異。有可能是公開的數據資料不真實，也有可能是公開統計的氚，沒有計算軍方手裡掌控的氚。

但不管怎麼樣，以目前世界都在研究可控核聚變的情況看，氚在下一步確實會不夠用。而且有科學家認爲，即便未來再造出反應堆，氚的增殖也無法實現。

就是說，通過反應堆製造的氚，實際的規模數量並沒有真正高多少。所以在科學家看來，氚的稀缺性會隨着核聚變的研究而變得更加嚴重。

爲了解決目前這種局面，美國一些私營化的核聚變公司，已經放棄使用氚作爲燃料了。

這些公司決定利用氘和氦-3來進行核融合。但是替換了氚以後，核反應的條件也會改變——需要的溫度將達到2億攝氏度。

目前，氚和氘的聚變反應，就已經需要1.5億攝氏度的溫度了，很難相信溫度再升高的話，人類研究的可控核聚變能否在技術上達到要求。

所以有科學家認爲，在幾十年的可控核聚變研究中，多數科學家都在追求最終的臨界點突破和降臨，而把氚的問題丟在了一旁，認爲只要大問題解決了，氚規模有限的情況也能解決。

目前的情況是，隨着世界商業用氚規模的縮小，未來將會呈現一氚難求的局面。要如何解決這個問題，是該好好想想了。

2021年3月，成都啓動了一項特殊的實驗，這一實驗正是圍繞產氚技術的測試。

目前的可控核聚變研究，還處在繼續推進的過程，雖然不知道真正的突破何時來臨，但是核聚變所需的材料，同樣也是必不可少的。

可以預見的是，未來可控核聚變取得了進展，氚的生產能力如何，將成爲新的關鍵。