原子弹和裂变反应堆，使用重核燃料的裂变反应所释放的能量。氢弹和聚变反应堆，使用轻核燃料的聚变反应所释放的能量。

前面介绍了重核燃料的生产和制备，这一章要谈谈轻核燃料的生产和制备。轻核燃料这里主要介绍氚、氘化锂-6和氦-3。

1．氢家三兄弟 品性有差异

氢有三兄弟，人们称之谓氕（即氢）、氘和氚。氢在自然界中很丰富，氘的量不多，氚的量非常少。氢与氧化合生成普通水；而氘和氧化合生成重水，氘化水；氚与氧化合生成氚水、氚化水、氘氚水。

 

氢家三兄弟

 

2．反应堆产氚和重水提氚

氚在自然界中储量很少，实用的氚靠人工制造，目前主要采用反应堆产氚和重水提氚。反应堆生产氚是通过锂-6或氘的中子核反应。

锂的中子核反应，是用高富集锂-6的合金或陶瓷体做成的靶件，放到反应堆中去辐照。两者相比，以陶瓷靶生产氚效果更好。陶瓷靶是用含锂的陶瓷做芯体，不锈钢或铝合金做包壳，制成靶件。靶件受中子辐照之后，除产生氚之外，还会产生许多其他同位素，所以必须进行纯化。

重水在反应堆中受中子照射，通过D(n,γ)T反应而生成氚。从重水反应堆的重水中提氚的方法有多种，例如：利用化学性质差异的化学交换法（如催化交换法）；利用迁移率不同的电解法；利用挥发度不同的蒸馏法；此外，还有色谱法、热扩散法、激光法等。现在，用得比较多的是催化交换法和联合电解的催化交换法。在法国、加拿大、印度、韩国等国家中，有的已进入工业应用，有的尚在开发研究。

利用加速器生产氚是通过核反应获得，如：

氘 + 铍-9 → 氚 + 铍-8

氘 + 氘 → 氚 + 质子

中子 + 锂-6 → 氚 + 氦-4

这些方法生产氚，还没有形成规模生产或者使用者尚不多。

3．怎样制备氘化锂-6

谈氘化锂-6，首先要说一说氘。氘是稳定同位素，不带放射性，用“D”来表示。氘所形成的水称为重水（D2O）。在天然水中，它以氘化水（HDO）形式出现，丰度约为0.015%。氘的制备比氚要简单，可以从天然水中提取，其提取方法有双温交换法、水电解法和液氢精馏法等。氘的用途可以重水形式做反应堆的慢化剂，以氘或氘-氚形式做聚变堆的燃料，还可以做成氘化锂-6，做氢弹的装料。

氘和重水的制备相对于氚来说容易得多，但重水的价格相当于黄金的价格。

再谈一谈锂-6，锂在自然界中分布很广。在天然锂中，有锂-6和锂-7两种同位素，锂-6占7.5%，锂-7占92.5%。

锂-6和锂-7的分离方法很多，有物理法和化学法。物理法如电磁法、电解法、电迁移法、蒸馏法和激光法等。化学法如萃取法、沉淀法、离子交换法、锂汞齐法等。目前工业上用得最多的分离法是锂汞齐-锂溶液化学交换法。锂汞齐法有汞污染缺点。冠醚化学分离法等新分离技术正在开发研究中。得到锂-6之后，将氘气和金属锂-6在坩埚中加热达到700~750℃，就可合成氘化锂-6，用做氢弹的装料。

4．向月球索取核燃料氦-3

氦-3有多种多样的用途，它是核聚变的重要燃料。

氦-3是氦气的一种稳定同位素，没有放射性。在大气和矿物质中，氦-3的含量很少。但是，人们探月发现，月球上蕴藏着丰富的氦-3。它储藏在钛矿层里，分布在月球表面的浅土层中。据估算，月球上的氦-3的贮量为100~500万吨，可供全球数十万年之用。将这种富钛土加热到700℃，氦-3就会释放出来。

氦-3和氘进行聚变反应，释放出高能质子，不是放出中子。这可大大减轻材料的辐射损伤和降低感生放射性的水平，少产生放射性废物。所以，向月球索取核燃料氦-3，已成为核科学家和工程技术人员奋斗的重要目标之一。