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自从第二次世界大战结束以来，用于核武器中的三个主要的裂 变装料是铀、钚和钍。但是使用不同的裂变材料，就会影响核弹头的设计，因为所选用的装料有一定的物理性质和核性质。 第一种装料——铀的原子序数（核中的质子从）为92,原子量为227?240。核武器中最常用的是铀235和铀238。自然界存在的铀中 约含99.3%的铀238和0.7%的铀235。铀金属的密度很大，0.02立方米的铀金属的质量超过500公斤。而且在核爆炸一开始，铀金属的固体芯被向内挤压，随着猛炸药和压缩度的不同，其密度会増加8-27倍。 精炼以后的铀是一种银白色的重金属，当它被磨成细粉或烧结状时能自燃（自点 火)。当它曝露于空气中时就迅速氧化，它的14种同位素都是放射性的，最普通的同位素铀238的半衰期（原来物质的一半衰变为周期表上位置较低的 另一种元素所需的时间）在45亿年以上。人们确信，地心中的大量热量系来源于大量 铀和钍的放射性衰变（地球的年龄大约为45亿年)。 第二种裂变燃料——钚的物理和化学性质与铀十分相似。它的原子序数为94,原 子量为232?246。与铀不同的是，钚是人造元素，是在反应堆中用中子轰击92U2S8而生 成的（所有商用核反应堆都增殖钚，作为发电的副产品)。反应产物铀首先衰变成镎， 然后衰变成钚。钚的半衰期约为24000年。 半衰期约为140亿年的钍 第三种燃料——钍引起人们的兴趣主要是因为在它被中子照射之后可形成可裂变 的铀233(钍自身只有在高能中子，例如聚变反应释放的中子的作用下才能裂变)。在战 后不久的美国核武器计划中，曾经提出用钍作为反应堆的进料，以缓解铀储存的不足。 钍的半衰期约为140亿年。 而与裂变材料相反，聚变反应材料密度都较小。第一种热核燃料——锂。锂在核武器中锂可制成盐（氘化锂产品）也可制成金属（生产氚）应用，大部分直接用于热核武器， 一小部分用于生产氚(锂在核反应堆中经中子辐照）和为设计反应堆所进行的研究中。 第二种热核燃料——氘是氢的同位素，氘核由一个质子和一个中子组成。氘天然地 存在于地球上所有的淡水和海水中。使用特殊 设备可从水中分离出氧化氘（即重水)，然后再电解成氧气和氘气。用管子将它通入装有锂盐的烧瓶，加热烧瓶，氘与锂就化合成氘化锂。氘化锂是 热核武器的主要燃料。气态氘也用在绝大多数聚变弹 头的“助爆”裂变初级中。一磅液氘若全部聚变而转换成氦，产生约6.8万吨TNT当量的能 量。1立方米气态氘若全部转换成氦，可产生1000万吨TNT 当量的能量。 |
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