氚

[拼音]：chuan

[外文]：tritium

又名超重氢。元素氢的一种放射性同位素（见放射性）。符号婤H，简写为³H。氚的专用符号为T，氚核的符号为t。

发现

1934年，先是英国E.卢瑟福等人在加速器上用加速的氘核打氘靶，通过核反应发现了人工氚；接着，美国W.W.洛齐尔等人又证实了重水中天然氚的存在。美国 L.W.阿耳瓦雷茨等人在1939年9月通过实验证明氚具有放射性。

性质

氚是放射低能量纯β^-射线的核素，β^-射线的最大能量为0.01861兆电子伏，平均能量为5.7千电子伏。半衰期为12.323年。氚的比活度为 1.077×10¹⁵贝可/摩尔（原子）。氚属低毒性核素，对人体的有效半减期为12天，在人体内的最大容许积存量为7.4×10⁷贝可。氚在放射性工作场所空气中和露天水源中的最大容许浓度分别为 185和1.1×10⁴贝可／升。氚与氢的化学性质非常相似，但由于二者的质量差别大，所以T₂的许多性质与H₂不同（见表）。氚的许多反应比氢慢得多，二者的反应速率比为 1∶64，用氚来示踪氢时，要注意这种差别可能给试验结果带来的误差，必要时需作校正。

天然存在

自然界的氚，是宇宙射线和上层大气作用，通过核反应生成的，其平均生成速率的计算值为每秒每平方厘米0.12氚原子，自然界氚的生成平衡值，即氚的总量，在热核武器试验之前约为900克，雨水中氚含量的测定值约为几氚单位TU（或氚比 TR)。1TU或1TR代表10¹⁸个氢原子中含有1个氚原子。热核武器试验后，自然界的氚量急剧上升，如1954年3月测得的雨水含氚量已增加到500TU。其后，1954～1963年期间大气层的氢弹试验，估计共放出400千克氚，其中大部分在同温层。

人工制取

产生氚的核反应有数种，其中：

Li+n─→⁴He+³H

是利用反应堆中子大量生产氚的核反应。反应堆生产氚采用的靶材料有氟化锂、碳酸锂、锂镁合金和锂铝合金等，以锂铝合金较为理想。经反应堆中子辐照过的锂铝合金，可用加热熔融等方法从中提取生成的氚。提取到的氚气中常含有多种杂质气体，这些杂质气体可用铀屑进行纯化和通过铀粉（或钯管）加以分离。但是来自靶材料本身和提取设备材料中的氢气，在提取纯化过程中是不能同时去除的。氢气会稀释氚气，使氚的同位素丰度降低，需要高丰度氚时，就得进行富集。

富集氚的方法有电解法、蒸馏法、赫兹泵法、热扩散法、吸附色谱法等。实际生产中，多采用热扩散法。通过富集，氚的丰度可以大大提高以至高达99％以上。

应用

氚除了用作核武器的材料外，其他用途很多。氚最容易在高温条件下与氘实现核聚变反应，释放出巨大能量:

³H+²H─→⁴He+n+17.6MeV

许多国家都在大力进行氚氘热核聚变自持反应堆的研究开发，并已取得了重要进展。用加速的氘核来轰击氚靶可以通过这种核反应产生12～20兆电子伏的单能中子，对核科学技术的研究非常有用。用氚靶制成的中子管（中子发生器）已有商品出售。氚水是水的唯一理想的放射性示踪剂，在地下水分布的测定，水库渗漏的测定，河流、湖泊、泉水流动的跟踪，冰川运动的观测以至水文学各方面的研究工作中应用很广。氚和氚标记化合物对于化学反应的研究，尤其是生物、医学、生化、生命科学等的研究特别有用，在细胞学研究，生物吸收、合成、分布、代谢研究以及脱氧核糖核酸和核糖核酸的结构和形成过程的研究中，已成为不可缺少的示踪剂。另外，由于氚的毒性低，只放射低能量的纯β^-射线，用氚标记的化合物与荧光粉制成的发光涂料已取代了镭发光粉并获得更为广泛的应用。

贮存

少量氚气可以直接装在玻璃安瓿里贮存和运输，大量氚气通常需以金属氚化物的形式来贮存和运输。同氚作用生成金属氚化物的金属很多，但以金属铀的应用较为普遍。先将金属铀屑在氢气中加热 (255℃)氢化，然后再升温(350～400℃)分解。重复数次后，排除全部氢气并抽真空至10^-2～10^-3托。经过如此处理得到的铀粉，颗粒非常微小，遇到氧气会剧烈氧化着火，故常称为发火铀粉，在室温下即可吸收氚气并定量地生成 UT₃。需用氚气时，加热UT₃使之分解，氚气即可定量地释放出来。应用发火铀粉来贮存运输氚的容器必须是既能很好保持真空又非常坚固的金属容器，以防发火铀粉失效、氚气泄漏和污染环境。这种大量贮存和运输氚的发火铀粉，只要使用得当，就能吸氚、放氚，反复使用下去。除发火铀粉外，常用于贮存大量氚的还有五镍化镧、钛铁合金和矾等。

参考书目

1. E. A. Evans，Tritium and its Compounds，2nd ed.，Butterworths， London， 1974.