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氚,3H
Tritium.jpg
基本
符号3H
名称氚, H-3, 超重氢
原子序1
中子数2
CAS号15086-10-9  ✓
核素数据
丰度10-18
半衰期12.43年
衰变产物3He
原子量3.0160492 u
自旋½
过剩能量14,949.794± 0.001 keV
结合能8,481.821± 0.004 keV
衰变模式
衰变类型衰变能量 (MeV)
β衰变0.018590
氢的同位素
完整核素表
氢-3(氚)的原子结构,其中多余的一个中子使氚不稳定

(Tritium;符号T3H,注音:ㄔㄨㄢ;拼音:chuān)。亦称超重氢,是同位素之一,元素符号为T或3H。它的原子核由一颗质子和两颗中子所组成,并带有放射性,会发生β衰变,放出电子变成氦-3,其半衰期为12.43年。

其名称Tritium源至希腊语τρίτος罗马化:trítos,意为“第三”。

由于氚的β衰变只会放出高速移动的电子,不会穿透人体,因此只有大量吸入氚才会对人体有害。

在地球的自然界中,相比一般的氢气,氚的含量极少。氚的产生是当宇宙射线所带的高能量中子撞击氘核,其氘核与中子结合为氚核。

之用途类同,都是制造氢弹的原料。另外氚还可做为不需电源、有自发光能力,供暗处识别用的氚管

氚的半衰期只有12.43年,每过12.43年就要减少一半,所以地球诞生之初存在的氚早已衰变得无影无踪了。自然界中的氚,是宇宙射线的产物,只有几千克,所以大部分是人工合成。

历史

1934年,欧内斯特·卢瑟福马克·奥利芬特保罗·哈特克英语Paul Harteck在用氘核(由一个质子和中子组成)轰击氘后,首次发现了氚。路易斯·阿尔瓦雷茨罗伯特·科诺格英语Robert Cornog在实验中成功分离了氚,并发现了氚的放射性。

衰变

氚的半衰期有多个不同的测定值。美国国家标准与技术研究院的数据为4500±8天,即12.32±0.02年。氚通过β衰变变成氦-3

同时释放18.6 keV的能量。电子的动能变化平均为5.7 keV,剩余能量由几乎无法探测的电中微子带走。另外,产生的β粒子只能穿透约6.0毫米的空气,无法穿过人体皮肤的最外层。

生产

氚最常见的生产方式就是透过核子反应,对锂-6进行中子活化。由锂裂变可以在陶瓷中产生氚和氦,并发生释放和扩散,称为陶瓷滋生器。 在这种陶瓷滋生器中从锂-6生产氚可以使用任何能量 (高速或低速) 的中子,并且是产生 4.8 MeV 的 放热 反应。相比之下,氘氚聚变只释放大约 17.6 MeV 的能量。 对于聚变能反应堆的应用,例如 国际热核聚变实验反应堆,由含锂陶瓷组成的鹅卵石,包括 Li2TiO3 和 Li4SiO4,正在开发用于在氦冷卵石床(也称为滋生器围包)内进行氚繁殖。

63Li  n  ||→ ||4
2
He
 ||( ||2.05 MeV ||) ||+ ||3
1
T
 ||( ||2.75 MeV ||)

高能中子可以从锂-7,经由吸热反应(净热量消耗)产生氚,消耗约2.466 MeV。这项过程在1954年的布拉弗城堡核试验中,因产生超出预期的高能量而被发现。

73Li  n  ||→ ||4
2
He
 ||+ ||3
1
T
 ||+ ||n

具有高能中子放射性的硼-10偶尔会制造出氚:

10
5
B
 
n  ||→ ||2 4
2
He
 ||+ ||3
1
T

在硼中子捕获中更加常见的结果是7
Li
以及一颗Α粒子.

裂变

氚是铀-235钚-239铀-233进行核裂变时罕见的产物,约 10,000 次分裂才会产生一个氚原子


福岛

2016年6月,氚水任务小组提交了一份针对福岛第一核电站有关氚在辐射污染水中状态的报告


氦-3

氚的 核裂变产物 氦-3 有非常大的热中子反应截面积 (5330 barns)反应会释放出一颗质子,因此很快又会转变回核反应堆里的氚

3
2
He
+ n 1
1
H
+ 3
1
T

宇宙射线

)

14
7
N
 
n  ||→ ||12
6
C
 ||+ ||3
1
T

生产历史


浓缩

蒸馏法、化学交换法、触媒交换/低温蒸馏法、电解法、热扩散法。

参见

参考资料

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