​可控核聚变一旦实现，人类会把地球上的氚用光吗？毕竟只有几公斤

可控核聚变一旦实现，人类会把地球上的氚用光吗？毕竟只有几公斤

可控核聚变是人类正在努力攀登的科技巅峰，这项技术一旦实现，人类就可以获得源源不绝的清洁能源，从而一举为人类文明未来的发展铺平道路。

简而言之，核聚变其实就是较轻的原子核发生聚合作用，然后生成较重的原子核，并因为质量出现亏损而释放出大量的能量。作为宇宙中结构最简单、丰度又高得离谱的氢元素，理所当然地就成为了可控核聚变的最佳原料。

氢元素有三种同位素，分别为氕（H）、氘（D）、氚（T），其中氕原子核其实就是一个质子，氘原子核由一个质子和一个中子构成，氚原子核则包含了一个质子和两个中子。虽然在宇宙中的氢元素中，氕的相对丰度高达99.9844%，但由于实现氕的核聚变实在太难，人类目前暂时只能想办法利用氘和氚这两种氢的同位素。

从理论上来讲，氘和氚的核聚变可以有“氘-氘”、“氘-氚”以及“氚-氚”这三种类型，其中“氘-氚”核聚变释放的能量最多、实现难度又最低，因此在可控核聚变研究领域，目前主要都是以研究如何实现“氘-氚”核聚变，而这也就意味着，在不太遥远的未来，如果人类真的实现了可控核聚变，就会消耗大量的氘和氚。

相对来讲，地球上的氘是够用的，毕竟在地球的海洋之中就蕴含了大约40万亿吨的氘。然而氚的情况就不一样了，要知道氚是一种放射性同位素，其半衰期只有大约12.43年，也就是说，氚不可能在地球上长时间地大量存在。

实际上，地球上的氚的主要来源是宇宙射线与地球大气层的相互作用，由于这样的事情并不常见，再加上氚的半衰期相对较短，因此地球上天然存在的氚非常少，根据科学家的估算，就算将它们全部收集起来，其总量也只有几公斤。

这样的情况不免会令人担心，可控核聚变一旦实现，人类会把地球上的氚用光吗？毕竟地球上的氘本来就只有几公斤，这根本就不够用啊。

想象一下，人类辛辛苦苦实现了可控核聚变，到头来却发现没有足够的原料来使用，这确实是挺尴尬的，不过这样的事情并不会发生，因为氚是可以人工制备的。

就目前的情况来看，人工制备氚主要有两种途径，一种是利用中子(n）去轰击铍-9（9Be）原子核，然后就可以产生锂-7（7Li）和氚，其过程可描述为：“9Be + n → 7Li + T”。

另一种是利用中子去轰击锂-6（6Li）原子核，然后就可以产生氦-4（4He）和氚，其过程可描述为：“6Li + n → 4He + T”。

另一方面来讲，在氘和氚发生核聚变反应之后，会生成氦-4并释放出中子，其过程可描述为：“D + T → 4He + n”。

也就是说，氘和氚的核聚变会产生中子，而中子轰击铍-9或者锂-6时，又会产生氚，所以一个合理的设想就是，假如我们在可控核聚变反应装置的内壁加入铍-9或者锂-6，那么在理想情况下，启动核聚变反应时所加入的氚，其总量将一直保持不变，而铍-9或者锂-6则代替氚变成了消耗的原料。

如此一来，就相当于实现了氚的循环利用，我们也就不必担心人类会把地球上的氚用光了，当然了，人类也不会去收集地球上天然存在的氚，毕竟它们就只有几公斤，实在是太少了。实际上，人类最初加入可控核聚变反应装置中的氚，也只能通过人工制备，尽管氚的制备成本相对较高，但制备出来就可以一直循环使用，对于人类而言这根本不是问题。

值得一提的是，相对而言，人们更倾向于用锂-6来代替氚作为可控核聚变的“耗材”，这是因为当能量不足的中子（能量小于11.6MeV）轰击铍-9原子核时，并不会产生氚，而只会产生氦-4和氦-6（6He），即：“9Be + n（能量小于11.6MeV）→ 4He + 6He”，这不利于氚在反应装置中的稳定循环。

统计数据表明，截至2021年底，全球锂资源储量约为1500万吨，探明储量约为6500万吨，尽管锂-6在天然锂中的相对丰度只有7.5%，但这些锂也足够人类使用几十万年甚至更久，不出意外的话，在几十万年之后，人类应该早就实现了以氕为原料的可控核聚变，所以我们也不必担心未来的人类会将核聚变的原料用完，因为在宇宙中，氕可以说是到处都是。

好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见。

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