点燃氢弹的“火柴”是什么

原子核要发生聚变，必须两个核碰在一起。正如走在大街上或在一个聚会厅里，一个大胖子比一个小瘦个子容易被人碰撞一样，我们用“碰撞截面”这个名词来描述两个原子核碰撞的概率。两种粒子的碰撞概率大，我们就称为这两种粒子的碰撞截面大。氢是地球上贮藏最丰富的元素，水分子就是由两个氢原子与一个氧原子组成的。地球上有用不完的水，就有用不完的氢。但是物理学家发现，氢原子核，也就是质子，质子与质子的碰撞截面非常小。

太阳中心有很密集的氢，碰撞截面小对太阳不但无关紧要，而且对太阳节约能量是有利的，它慢慢地使用氢燃料，让它自己可以比较长期地处在青壮年时代。但在地球上要想人造一个小太阳，却不能选碰撞截面太低的氢氢反应。

氢还有两种同位素。一种是重氢，它的原子核称为氘，由一个质子与一个中子组成；还有一种为氚，原子核由一个质子与两个中子组成。原子的化学性质由原子核中的质子数决定，因而氢、氘、氚的化学性质都一样。而氘氘反应与氘氚反应的反应截面就要大得多，特别是氘氚反应，反应截面比氘氘反应大一个数量级。因此人们要实现聚变反应，主要着眼于氘氚反应。氘是天然存在的，海水中大约每600个氢原子中就有一个氘原子。氚却不是天然存在的，但可以用中子轰击锂产生，下面的图是两个产生氚的反应式。图中白球代表中子，黑球代表质子。锂6的原子核是由三个质子与三个中子组成的，锂7是有三个质子与四个中子组成的。最后一项为该反应所放出的能量，第二个反应放出的能量是负的，意思是吸热反应，也就是说，必须高能中子去轰击锂7。接下来的图为几个重要的聚变反应。我们看到，（b）与（c）两种反应都会产生中子，特别是（c），放出了高能的中子。

中子与锂的反应图

几个重要的聚变反应

聪明的科学家用氘化锂来做聚变反应的燃料，一举两得。第一，氘化锂为固体，比气态的氘与氚容易处理；第二，只要给燃料送进一些中子，中子与锂反应得到氚，在一定条件下就能引起氘氚反应，氘氚反应又产生了高能中子，这中子又可以与锂反应得到氚。聚变炉就点燃了。

上图中所示的最后一项，氘氦3的反应也为人们所看好，这个反应不但反应截面比较大，而且因为不产生中子，是最清洁的能源。可惜的是地球上没有天然的氦3，人类登月以后，发现月球表面的土壤中却富含氦3。感谢我们的老乡嫦娥姐姐，她为人类准备了那么多的氦3燃料，人们已经计划在将来用月球车从月球运回氦3。有人估计，如果采用氦3核聚变发电，仅需消耗25吨氦3就能完成美国年发电总量；完成中国年发电总量只需8吨氦3；全世界一年有100吨氦3就够了。法国科学家宣布，有希望在2030年，利用氦3进行核聚变发电实现商业化。据估算，月球上有300万～500万吨的氦3储量，能够支持地球7000年的发电量！

氢弹就是人类在地球上点燃的聚变炉，也是人类在地球上做成的第一种人造小太阳。可惜的是，它放出的巨大能量，只能破坏，不能造福人类。

从出现原子弹到氢弹的诞生过程是比较短的。美国在洛斯—阿拉莫斯试爆原子弹是在1945年7月16日，在太平洋一个小岛上试爆第一颗氢弹是在1952年11月1日，前后只有7年零4个月。我国第一次试爆原子弹是1964年10月15日，第一次试爆氢弹是1967年6月17日，前后只有两年零8个月。说明从原子弹到氢弹，只有一步之遥。

氢弹的爆炸是用原子弹作为点火能源的，即点燃氢弹这个聚变炉的火柴是核裂变。将聚变核燃料氘化锂做成小球与一小型原子弹一起放在氢弹弹壳内，在原子弹爆炸的百万分之几秒内，原子弹所释放的中子迅速与燃料中的锂产生氚，原子弹释放的能量将氢弹中的聚变核燃料迅速加热到高温和压缩到高密度，引起燃料聚变而完成氢弹爆炸。

但是氢弹释放的能量是不可控制的，美国在太平洋一个小岛上爆炸的世界第一枚氢弹，巨大的爆炸火球直径达到4000～5000米，红色的蘑菇云直冲到20000～30000米高空，估计释放的能量相当于1×107吨TNT炸药的能量，若将这能量用于和平建设，能开凿一条巴拿马运河，但这枚氢弹却只能把那个太平洋小岛炸得无影无踪。