核电为何不能用氢作原料？核电什么原理？

原因很简单——因为直接用单质氢制造的氢弹不会发生核爆炸，而威力巨大的金属氢又难以获得，所以只能采用氢的同位素氘和氚来做氢弹的核聚变反应材料。

需要特别说明的是氘和氚在高压环境下只能以液态形式存在，常压环境下则是气态的(氘气和氚气)，因此只能将这两种氢同位素金属化才能实现氢弹实用化，否则一枚威力为1000万吨TNT当量的氢弹重量将会超过80吨。

比如说世界上第一枚氢弹——美国的“迈克”核聚变爆炸实验装置，由于当时核聚变材料氘和氚尚未实现金属化，这枚氢弹只能使用大量液态氘和液态氚，整个装置重达82吨!

氘和氚的金属化从原理上来说是非常简单的，氘的金属化原理是这样的：首先需要准备熔化的金属锂，将其放置于反应器内，然后向反应器通入高纯度氘气，当金属熔体锂被氘化并冷却后就得到了金属化的氘——Lithium deuteride 98 atom %D，即氘化锂6，这种工艺俗称“氚气曝射法”。

氚的金属化要比氘复杂的多，首先需要准备锂锭，然后放到超重水核反应堆里接受核辐射，俗称“热原子反冲氚化法”，当锂锭含氚丰度达到98%以后就能实现氚的金属化，得到氚化锂金属。

当然了，金属氚也可以用氚气像制备氘化锂那样获得，俗称“氚气曝射法”，只不过得到的氚化锂丰度很低，不足以在核爆中与氘化锂发生核聚变反应。

氘化锂的点火温度为4000万℃，氚化锂则为5000万℃，这也是氢弹必须使用原子弹进行引爆的原因，同时也是人类掌握可控核聚变的技术瓶颈。

▼下图为氢弹的核聚变材料同位素氘的金属化产物——氘化锂6，同位素氘和氚能做为氢弹核聚变材料的原因正是它们很容易实现金属化，而单质氢的问题在于难以像同位素氘和氚那样实现金属化。

那么问题就来了：能不能像氘和氚那样使用金属锂来实现单质氢的金属化，用来取代氢弹中的氘和氚呢?

答案是否定的，原因有两个，第一个是开头说到的单质氢并不会发生核聚变反应，所以用单质氢制造出来的核弹本质上还是一枚核裂变爆炸的原子弹，无法成为威力巨大的氢弹。

第二个原因是氢很难实现金属化，如果非要用单质氢绑在原子弹上，那么这样的原子弹就会像美国“迈克”一样非常非常重，既没有实战意义，也达不到放大原子弹威力的效果。

换句话说就是即便单质氢实现了金属化也不能成为氢弹的核聚变装药，而是单纯的“氢炸弹”。

“氢炸弹”与氢弹的区别在于“氢炸弹”属于传统化学炸药装填的炸弹，爆炸方式是传统的含能材料化学爆炸;氢弹则是采用核装药装填的物理爆炸装置，爆炸方式为核裂变引发核聚变反应爆炸。

但是它们具有一个共同点——威力一样巨大!这就意味着如果金属氢成为现实，那么原子弹和氢弹这样的核武器就会被取代，届时也就没有把金属氢拿去装在氢弹里面的必要了，直接用金属氢来做为爆炸装置的装药。

这样的装药能使一颗手榴弹释放出相当于一枚导弹的威力，一发155mm榴弹能释放出相当于一枚5000吨TNT当量的战术热核弹头。

▼下图为我军曾经装备的各型号航空炸弹，其中3000公斤级的航空炸弹的B成分炸药在触地爆炸时的威力可产生1500米的绝对杀伤半径，如果将B成分炸药换成金属氢，那么绝对杀伤半径将会提升至75000米，相当于一枚10万吨级TNT当量的氢弹，如果实现单质氢金属化，那就没有拿去制造氢弹的必要了。

金属氢的制备过程极为科幻，首先需要将单质氢气压缩成液态，然后降温至-259℃，使其变成固态，最后对低温固态单质氢施加几百万个大气压的压力就能得到金属氢。

这个过程颇与人工合成钻石极为相似，区别在于合成的钻石可以在常温条件下永久存留，而金属氢则始终要保存在低温高压环境下。

世界上制出金属氢的国家有美国、前苏联、英国、法国以及我国，但无一例外受制于储存条件过于苛刻，在获取后短时间内重新变回气态，如果人类能解决单质氢金属化的技术问题，那么超导体电子技术以及武器装备技术将会发生革命性的改变。

▼下图为美国科学家团队在《科学》周刊上发表的金属氢制备实验画面截图，该团队使用两块金刚石对一份固态化的单质氢施加每平方英寸(约合6.45平方厘米)超过7170万磅(约合3252万公斤)的压力，从而获得世界上第一份金属氢，然而金属氢一旦失去超高压、超低温环境的储存天剑以后就会立即还原为气态氢，人类难以掌握氢的金属化技术，至少目前无法掌握。

综上所述我们可以得出这样的结论

第一、不论是单质氢还是氢的同位素氘和氚都是气体，只有在实现金属化以后才能在常温下保存，进而成为实用化氢弹的装药，问题是单质氢的金属化条件太过于苛刻，目前无法实现金属化利用。

第二、单质氢金属化以后可成为超导体和高含能材料，爆炸时所产生的威力不亚于氢弹，如果单质氢实现金属化，那么核能武器将会被淘汰，不必再做为氢弹的制造材料使用，而是直接制造“金属氢炸弹”。

核电原理：利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。核能发电与火力发电极其相似，只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。

核电站的类型：

1、气冷堆型核电站：

反应堆采用天然铀作燃料，用石墨作慢化剂，用二氧化碳或者氦作冷却剂。这种反应堆由于一次装入燃料多，所以，体积大，造价高。

2、改进型气冷堆型核电站：

反应堆所用慢化剂和冷却剂与上述的气冷堆型相同，只是燃料采用的是2.5%～3%的低浓缩铀，美国、德国曾采用这种堆型。

3、轻水堆型核电站：

反应堆采用2%～3%低浓缩铀作为燃料，用水作慢化剂和冷却剂。这种反应堆的体积小，造价低，技术也比较容易掌握，世界上85%以上的核电站都采用这种堆型，我国全部采用此种堆型。

核电为何不能用氢作原料？核电什么原理？

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