氚

　　又名超重氫。元素氫的一種放射性同位素（見放射性）。符號₁³H，簡寫為³H。氚的專用符號為T，氚核的符號為t。

　　發現　1934年，先是英國E.盧瑟福等人在加速器上用加速的氘核打氘靶，通過核反應發現瞭人工氚；接著，美國W.W.洛齊爾等人又證實瞭重水中天然氚的存在。美國 L.W.阿耳瓦雷茨等人在1939年9月通過實驗證明明氚具有放射性。

　　性質　氚是放射低能量純β^-射線的核素，β^-射線的最大能量為0.01861兆電子伏，平均能量為5.7千電子伏。半衰期為12.323年。氚的比活度為1.077×10¹⁵貝可/摩爾（原子）。氚屬低毒性核素，對人體的有效半減期為12天，在人體內的最大容許積存量為7.4×10⁷貝可。氚在放射性工作場所空氣中和露天水源中的最大容許濃度分別為185和1.1×10⁴貝可／升。氚與氫的化學性質非常相似，但由於二者的質量差別大，所以T₂的許多性質與H₂不同（見表）。氚的許多反應比氫慢得多，二者的反應速率比為1∶64，用氚來示蹤氫時，要註意這種差別可能給試驗結果帶來的誤差，必要時需作校正。

T₂和H₂的性質

　　天然存在　自然界的氚，是宇宙射線和上層大氣作用，通過核反應生成的，其平均生成速率的計算值為每秒每平方厘米0.12氚原子，自然界氚的生成平衡值，即氚的總量，在熱核武器試驗之前約為900克，雨水中氚含量的測定值約為幾氚單位TU（或氚比 TR)。1TU或1TR代表10¹⁸個氫原子中含有1個氚原子。熱核武器試驗後，自然界的氚量急劇上升，如1954年3月測得的雨水含氚量已增加到500TU。其後，1954～1963年期間大氣層的氫彈試驗，估計共放出400千克氚，其中大部分在同溫層。

　　人工制取　產生氚的核反應有數種，其中：

Li+n─→⁴He+³H

是利用 反應堆中子大量生產氚的核反應。反應堆生產氚采用的靶材料有氟化鋰、碳酸鋰、鋰鎂合金和鋰鋁合金等，以鋰鋁合金較為理想。經反應堆中子輻照過的鋰鋁合金，可用加熱熔融等方法從中提取生成的氚。提取到的氚氣中常含有多種雜質氣體，這些雜質氣體可用鈾屑進行純化和通過鈾粉（或鈀管）加以分離。但是來自靶材料本身和提取設備材料中的氫氣，在提取純化過程中是不能同時去除的。氫氣會稀釋氚氣，使氚的 同位素豐度降低，需要高豐度氚時，就得進行富集。

　　富集氚的方法有電解法、蒸餾法、赫茲泵法、熱擴散法、吸附色譜法等。實際生產中，多采用熱擴散法。通過富集，氚的豐度可以大大提高以至高達99％以上。

　　應用　氚除瞭用作核武器的材料外，其他用途很多。氚最容易在高溫條件下與氘實現核聚變反應，釋放出巨大能量：

³H+²H─→⁴He+n+17.6MeV

許多國傢都在大力進行氚氘熱核聚變自持反應堆的研究開發，並已取得瞭重要進展。用加速的氘核來轟擊氚靶可以通過這種核反應產生12～20兆電子伏的單能中子，對核科學技術的研究非常有用。用氚靶制成的中子管（中子發生器）已有商品出售。氚水是水的唯一理想的放射性示蹤劑，在地下水分佈的測定，水庫滲漏的測定，河流、湖泊、泉水流動的跟蹤，冰川運動的觀測以至水文學各方面的研究工作中應用很廣。氚和 氚標記化合物對於化學反應的研究，尤其是生物、醫學、生化、生命科學等的研究特別有用，在細胞學研究，生物吸收、合成、分佈、代謝研究以及脫氧核糖核酸和核糖核酸的結構和形成過程的研究中，已成為不可缺少的示蹤劑。另外，由於氚的毒性低，隻放射低能量的純β ^-射線，用氚標記的化合物與熒光粉制成的發光塗料已取代瞭鐳發光粉並獲得更為廣泛的應用。

　　貯存　少量氚氣可以直接裝在玻璃安瓿裡貯存和運輸，大量氚氣通常需以金屬氚化物的形式來貯存和運輸。同氚作用生成金屬氚化物的金屬很多，但以金屬鈾的應用較為普遍。先將金屬鈾屑在氫氣中加熱(255℃)氫化，然後再升溫(350～400℃)分解。重復數次後，排除全部氫氣並抽真空至10^-2～10^-3托。經過如此處理得到的鈾粉，顆粒非常微小，遇到氧氣會劇烈氧化著火，故常稱為發火鈾粉，在室溫下即可吸收氚氣並定量地生成 UT₃。需用氚氣時，加熱UT₃使之分解，氚氣即可定量地釋放出來。應用發火鈾粉來貯存運輸氚的容器必須是既能很好保持真空又非常堅固的金屬容器，以防發火鈾粉失效、氚氣泄漏和污染環境。這種大量貯存和運輸氚的發火鈾粉，隻要使用得當，就能吸氚、放氚，反復使用下去。除發火鈾粉外，常用於貯存大量氚的還有五鎳化鑭、鈦鐵合金和礬等。

　　

參考書目

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