2015年9月15日,朝鮮原子能研究院負責人宣稱,寧邊所有核設施均已重啟并開始正常運轉。對此,韓國《中央日報》17日分析,朝鮮可能正嘗試從寧邊核反應堆中提取制造氫彈所需的材料氚,以滿足第四次核試驗的需要。其根據是:美國核裁軍研究機構“科學與國際安全研究所”對寧邊核設施的最新衛(wèi)星照片進行研判后表示,“已經確認朝鮮在5兆瓦核反應堆中設置了輻照孔道,可以通過這一輻照孔道獲得(氫的)放射性同位素之一的氚”。的確,氚在自然界中含量甚微,只能通過核反應制備。
從易于實現(xiàn)聚變反應的角度考慮,在氫彈的材料中,氚也是不可缺少的。眾所周知,氫彈是利用輕核聚變反應原理制成的武器。而要使聚變反應發(fā)生,原子核必須具有足夠的動能,以克服核間的斥力而彼此靠近。不過,千萬別以為原子核很小就忽視相互間的斥力。實際上,由于原子核都帶正電荷,兩個帶正電荷的原子核靠攏時排斥力特別大。一個典型的例子是,重核(如鐵)之間也能發(fā)生聚變反應,釋放的能量亦更多,但以人類目前的科技水平,根本滿足不了其實現(xiàn)聚變的條件。很顯然,宇宙中質量最小的元素氫的原子核間靜電斥力最小,克服這種靜電斥力的難度最低,故而核聚變物質一般選擇氫的同位素氘(D)和氚(T)。另一方面,依現(xiàn)有技術,增大核動能的唯一可行方法就是使參加聚變反應的物質具有足夠高的溫度,即所謂的核聚變點火溫度。D-D聚變反應的點火溫度為5×10K,如此高溫即使原子彈爆炸也提供不了;D-T聚變反應的點火溫度為10K,相比之下,氘、氚之間的聚變反應要容易得多。
氘是自然界存在的元素,在海水中的含量約為0.015%,只需通過精餾法取得重水,然后再電解重水就能得到氘。不過,在通常情況下,氘、氚都是氣體,密度很小,只有在零下253℃才成為液體,必須裝在笨重的冷藏設備中。美國第一顆氫彈使用的氘,因裝在笨重的冷卻設備中而使氫彈異常龐大,重65噸,只能放在地面爆炸,根本不可能作為武器使用。
其實,較為理想的熱核材料是氘化鋰-6,其不僅以固體狀態(tài)存在,而且在中子作用下可以生成氚。因此,只要在反應體內保持一定比例的鋰核濃度,則鋰-6吸收中子變成氚,D-T聚變反應所產生的中子再轟擊鋰核,促使鋰核裂變產生新的氚核,新的氚核繼續(xù)參與D-T聚變反應,產生新的中子,形成聚變鏈式反應,釋放巨大能量。在天然鋰中,鋰-6占7.5%,采用同位素分離法,先將鋰-6濃縮到90%以上,再將其置入密封燒罐中加熱、注入氘氣,即可得到氘化鋰6粉末。
當然,通過在重水反應堆中植入鋰靶,利用裂變反應產生的中子轟擊鋰也可產生少量的氚。上述報道推測的朝鮮制氚用的就是這種方法。