版權歸原作者所有，如有侵權，請聯係我們(men)

水也有輕重之分嗎？當然，平日裏我們(men) 所喝的水就是“輕水”，而與(yu) 之相對的則是“重水”。

什麽(me) 是重水呢？顧名思義(yi) ，就是比普通的水要重，我們(men) 日常所飲用的輕水的分子質量為(wei) 18.0153，而重水的分子質量為(wei) 20.0275，可以看出，重水比輕水的質量高出了約11%，這多出的質量是哪來的呢？其實就是中子的質量。在自然界中存在著各種各樣不同的元素，比如氫元素、氧元素、碳元素以及鐵元素等等，每一種元素都是由相應的原子所組成的，而原子又是由原子核與(yu) 電子所組成的，在原子核之中又存在著質子和中子，其中質子的數量就決(jue) 定了元素的種類，比如擁有一個(ge) 質子的就是氫原子，而擁有兩(liang) 個(ge) 質子的就是氦原子。

在自然界中除了有許多不同的元素之外，同一種元素還有著數種不同的同位素，而這就是由中子數量所決(jue) 定的了。

比如氫擁有三種同位素，即氕、氘和氚，這三種同位素都擁有數量相同的質子，也就是一個(ge) 質子，但氕的原子核中隻有一個(ge) 質子，而沒有中子，氘有1個(ge) 中子，而氚有2個(ge) 中子。由2個(ge) 氕原子與(yu) 1個(ge) 氧原子所組成的水分子的分子式就是我們(men) 熟悉的H2O，也就是最常見的最普通的輕水，而有2個(ge) 氘原子與(yu) 1個(ge) 氧原子所組成的水分子的分子式則寫(xie) 為(wei) D2O，這就是重水，因為(wei) 重水比輕水多了2個(ge) 中子，所以質量自然也就要大一些了。

雖然隻比輕水多了2個(ge) 中子，但重水就不再是“生命之源”了，不僅(jin) 不是生命之源，飲用重水還會(hui) 導致死亡。

不過我們(men) 並不需要擔心，因為(wei) 在自然界中，重水的比例是非常少的，它們(men) 混雜在輕水之中，但比例還不足0.02%。重水雖然不能喝，但卻有其它用途，比如原子彈的製造。原子彈是一種利用核裂變反應而產(chan) 生巨大破壞力的武器，其威力主要來自於(yu) 內(nei) 部的“裝藥”，目前可用於(yu) 原子彈裝藥的元素有兩(liang) 種，即鈾235和鈈239。無論是采用哪一種元素，都必須要進行提純。以鈾235為(wei) 例，它在鈾礦中的比例隻有0.7%，其餘(yu) 都是鈾238，而要製造核武器，鈾235的濃度至少要提純到85%以上，這還隻是理論上的最小值，實際製造原子彈的過程中所需的純度還要更高。

為(wei) 了提高鈾235的濃度，就必須使用大量先進的氣體(ti) 離心機進行反複濃縮，這對於(yu) 很多國家而言都是一道難以逾越的門檻。

如果使用鈾235作為(wei) 原子彈的裝藥，那麽(me) 就用不上重水，但如果使用鈈239，重水就是必不可少的。與(yu) 鈾235不同，鈾235在自然界中是存在的，我們(men) 要做的就是設法將它與(yu) 鈾238相分離，但鈈239並不存在於(yu) 自然界之中，它完全需要人工製取，怎麽(me) 做呢？這就要從(cong) 鈾238說起了，原子彈威力巨大是因為(wei) 利用了“鏈式反應”的原理。

所謂鏈式反應，簡單講就是鈾235吸收了中子之後會(hui) 發生裂變，釋放能量並拋出2個(ge) 中子，這2個(ge) 中子又會(hui) 被其它鈾235所吸收，牽一發而動全身。

但與(yu) 鈾235混在一起的鈾238也會(hui) 吸收中子，但它吸收了中子後不會(hui) 裂變，會(hui) 直接變為(wei) 鈾239，鈾235裂變所產(chan) 生的中子被鈾238悄無聲息的吃掉了，鏈式反應便不能達成。對於(yu) 鈾235而言，鈾238是多餘(yu) 的，但在製取鈈239方麵，鈾238卻大有用處。鈾238吸收中子後會(hui) 變為(wei) 鈾239，鈾239不穩定，會(hui) 通過β衰變而成為(wei) 鎿239，鎿239再一次衰變就可以生成鈈239了。製取鈈239需要用到原子反應堆，而原子反應堆根據所使用的冷卻劑不同，又可以分為(wei) 輕水反應堆和重水反應堆。

輕水反應堆和重水反應堆都可以製取鈈239，但是輕水反應堆製取的鈈239卻無法用來製造原子彈。

這是因為(wei) 在輕水反應堆中生成的鈈239還混有大量的鈈240。鈈240是一種極不穩定的元素，會(hui) 時不時出現自發裂變，如果鈈239之中混入的鈈240太多，你我都知道將會(hui) 發生什麽(me) ，那就是不可預測的隨時自爆。所以鈈239中的鈈240含量超過19%就是必須填埋處理的廢材，7%到19%之間可以用作燃料，而要想用來製造原子彈，鈈240的含量必須控製在7%以下，輕水反應堆是絕對達不到的，所以想要製造原子彈就必須用重水反應堆來製取鈈239。為(wei) 什麽(me) 鈈240含量超標就一定要填埋，不能繼續提純？鈈239和鈈240之間隻差了1個(ge) 中子，這就好比一個(ge) 牛群中有幾頭牛比其它牛少了一根牛毛，想把它們(men) 挑出來，根本不可能。

歡迎掃碼關(guan) 注深i科普！

我們(men) 將定期推出

公益、免費、優(you) 惠的科普活動和科普好物！