可控核聚變是人類正在努力攀登的科技巔峰，這項(xiàng)技術(shù)一旦實(shí)現(xiàn)，人類就可以獲得源源不絕的清潔能源，從而一舉為人類文明未來的發(fā)展鋪平道路。

簡而言之，核聚變其實(shí)就是較輕的原子核發(fā)生聚合作用，然后生成較重的原子核，并因?yàn)橘|(zhì)量出現(xiàn)虧損而釋放出大量的能量。作為宇宙中結(jié)構(gòu)最簡單、豐度又高得離譜的氫元素，理所當(dāng)然地就成為了可控核聚變的最佳原料。

氫元素有三種同位素，分別為氕（H）、氘（D）、氚（T），其中氕原子核其實(shí)就是一個(gè)質(zhì)子，氘原子核由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子構(gòu)成，氚原子核則包含了一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子。雖然在宇宙中的氫元素中，氕的相對豐度高達(dá)99.9844%，但由于實(shí)現(xiàn)氕的核聚變實(shí)在太難，人類目前暫時(shí)只能想辦法利用氘和氚這兩種氫的同位素。

從理論上來講，氘和氚的核聚變可以有“氘-氘”、“氘-氚”以及“氚-氚”這三種類型，其中“氘-氚”核聚變釋放的能量最多、實(shí)現(xiàn)難度又最低，因此在可控核聚變研究領(lǐng)域，目前主要都是以研究如何實(shí)現(xiàn)“氘-氚”核聚變，而這也就意味著，在不太遙遠(yuǎn)的未來，如果人類真的實(shí)現(xiàn)了可控核聚變，就會(huì)消耗大量的氘和氚。

相對來講，地球上的氘是夠用的，畢竟在地球的海洋之中就蘊(yùn)含了大約40萬億噸的氘。然而氚的情況就不一樣了，要知道氚是一種放射性同位素，其半衰期只有大約12.43年，也就是說，氚不可能在地球上長時(shí)間地大量存在。

實(shí)際上，地球上的氚的主要來源是宇宙射線與地球大氣層的相互作用，由于這樣的事情并不常見，再加上氚的半衰期相對較短，因此地球上天然存在的氚非常少，根據(jù)科學(xué)家的估算，就算將它們?nèi)渴占饋恚淇偭恳仓挥袔坠铩?/p>

這樣的情況不免會(huì)令人擔(dān)心，可控核聚變一旦實(shí)現(xiàn)，人類會(huì)把地球上的氚用光嗎？畢竟地球上的氘本來就只有幾公斤，這根本就不夠用啊。

想象一下，人類辛辛苦苦實(shí)現(xiàn)了可控核聚變，到頭來卻發(fā)現(xiàn)沒有足夠的原料來使用，這確實(shí)是挺尷尬的，不過這樣的事情并不會(huì)發(fā)生，因?yàn)殡笆强梢匀斯ぶ苽涞摹?/p>

就目前的情況來看，人工制備氚主要有兩種途徑，一種是利用中子(n）去轟擊鈹-9（9Be）原子核，然后就可以產(chǎn)生鋰-7（7Li）和氚，其過程可描述為：“9Be + n → 7Li + T”。

另一種是利用中子去轟擊鋰-6（6Li）原子核，然后就可以產(chǎn)生氦-4（4He）和氚，其過程可描述為：“6Li + n → 4He + T”。

另一方面來講，在氘和氚發(fā)生核聚變反應(yīng)之后，會(huì)生成氦-4并釋放出中子，其過程可描述為：“D + T → 4He + n”。

也就是說，氘和氚的核聚變會(huì)產(chǎn)生中子，而中子轟擊鈹-9或者鋰-6時(shí)，又會(huì)產(chǎn)生氚，所以一個(gè)合理的設(shè)想就是，假如我們在可控核聚變反應(yīng)裝置的內(nèi)壁加入鈹-9或者鋰-6，那么在理想情況下，啟動(dòng)核聚變反應(yīng)時(shí)所加入的氚，其總量將一直保持不變，而鈹-9或者鋰-6則代替氚變成了消耗的原料。

如此一來，就相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)了氚的循環(huán)利用，我們也就不必?fù)?dān)心人類會(huì)把地球上的氚用光了，當(dāng)然了，人類也不會(huì)去收集地球上天然存在的氚，畢竟它們就只有幾公斤，實(shí)在是太少了。實(shí)際上，人類最初加入可控核聚變反應(yīng)裝置中的氚，也只能通過人工制備，盡管氚的制備成本相對較高，但制備出來就可以一直循環(huán)使用，對于人類而言這根本不是問題。

值得一提的是，相對而言，人們更傾向于用鋰-6來代替氚作為可控核聚變的“耗材”，這是因?yàn)楫?dāng)能量不足的中子（能量小于11.6MeV）轟擊鈹-9原子核時(shí)，并不會(huì)產(chǎn)生氚，而只會(huì)產(chǎn)生氦-4和氦-6（6He），即：“9Be + n（能量小于11.6MeV）→ 4He + 6He”，這不利于氚在反應(yīng)裝置中的穩(wěn)定循環(huán)。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，截至2021年底，全球鋰資源儲(chǔ)量約為1500萬噸，探明儲(chǔ)量約為6500萬噸，盡管鋰-6在天然鋰中的相對豐度只有7.5%，但這些鋰也足夠人類使用幾十萬年甚至更久，不出意外的話，在幾十萬年之后，人類應(yīng)該早就實(shí)現(xiàn)了以氕為原料的可控核聚變，所以我們也不必?fù)?dān)心未來的人類會(huì)將核聚變的原料用完，因?yàn)樵谟钪嬷?，氕可以說是到處都是。

好了，今天我們就先講到這里，歡迎大家關(guān)注我們，我們下次再見。