氚

氢的同位素之一

氚（Tritium），氢的同位素之一，原子核内含有一个质子和两个中子。作为一种放射性同位素，氚在自然界中极为稀少，主要通过人工方式生产。氚具有多种应用，如作为核武器的聚变材料、生物医学研究中的示踪剂、以及放射性光源等。然而，氚的辐射特性也使其在处理和储存过程中需严格遵守安全规定，以防止对环境和人体造成危害。在我国，对氚的研究、生产及应用均遵循相关法律法规，确保其安全、可控地服务于国家发展需求。

研究简史

1934年，卢瑟福、奥利芬特和哈尔特克使用粒子加速器轰击氘核（氢的重同位素），观察到当氘核与氮核发生碰撞时，会产生一种新的放射性物质。这种物质被识别为氚，一种具有一个质子和两个中子的氢的同位素。这一发现是通过检测到的β射线得到证实的，标志着氚的首次发现。

1938年，邦纳在理论分析的基础上，首先提出，氚具有放射性。1939年从实验上证实了氚具有放射性，并测试了其放射性能量。

20世纪四五十年代，美国和苏联为了满足核武器的需求，分别开发了在核反应堆中通过中子辐照锂-6来大规模生产氚的技术。这一技术的成功应用，使得氚的生产效率大幅提高，为后续的应用研究提供了充足的原料。

后来，氚作为氢弹的关键原料之一，其应用价值得到了充分体现。此外，氚也开始在生物医学领域作为示踪剂使用，为科学研究提供了新的工具。

理化性质

氚与材料相互作用涉及金属氚化物、氢同位素扩散渗透行为等方面。

金属氚化物研究涉及的材料体系包括:Pd、U、Ti、Zr、Sc、V、Nb、Er、LaNi5、ZrCo等。金属吸氚-放氚反应过程的热力学与动力学行为是金属氚化物研究的重点。

氚衰变产生的氦将直接影响材料中氚的行为。尽管涉氚材料中氦泡演化行为已取得丰富进展,但仍然存在对氦泡存在状态认识不足的关键问题,缺乏对氚、氦原子的直观分析和对单个氦泡中氦原子密度的准确分析。氚可以以气体、水蒸气、气溶胶等形态存在于工作场所被污染的液体或设备、材料中,并通过吸入、皮肤吸收以及食入等途径进入人体体内。氚是低毒放射性物质,国际辐射防护委员会出版物中推荐其发射的β射线辐射权重因子与光子相同,为1。然而,这一推荐值近年来饱受争议。随着低剂量辐射生物效应研究的推进,近年来在氚的剂量效应和毒理性机理方面开展了大量研究工作。

天然分布

整个地球上天然氚的含量只有约2千克，其中10克存在在大气中，13克在地下水中，而其余的氚大都存在于海水里。因此，要获得足够军事和民用需求的氚，必须建造生产氚的特殊设备——产氚堆。

制备方法

锂的核反应：是目前最常用的方法，效率高，但需要使用反应堆，成本较高。

重水中的中子活化：主要用于重水反应堆，可以同时生产氚和重水，但重水价格昂贵。

其他核反应：效率较低，应用较少。

从核燃料后处理厂废物中提取：可以利用废物资源，但需要处理放射性废物。

从天然水中提取：成本低，但效率低。

应用领域

氚在科研领域发挥着重要作用，主要作为示踪剂使用。它可以标记物质，跟踪其在环境中的流动和转化过程，例如在生态学研究中，用氚标记水分子，研究水循环过程。此外，氚还可以用于研究化学反应的机理和动力学，以及材料的物理和化学性质。

在医学领域，氚的应用主要集中在核医学和放射治疗方面。氚可以用于制造氚标记的放射性药物，用于正电子发射断层扫描 (PET) 等核医学诊断方法。此外，氚也可以用于放射治疗，例如治疗癌症。

氚在工业领域的应用也相当广泛，包括核能、照明和航空等方面。氚是核聚变反应的重要燃料，未来可能用于核聚变发电。此外，氚还可以用于制造氚灯，例如手表和仪表盘上的荧光涂料，以及用于制造航空仪表，例如高度计和空速表。此外，氚还可以用于考古学，测定文物的年代，以及用于地质学，研究地下水流动和地壳运动。

安全事项

危害

根据氚的辐射特性，不会对人体构成外照射损害，而主要考虑因内部暴露而对健康构成的威胁。人体摄入氚的途径主要有3种：（1）食入含氚饮用水或食物；（2）呼吸道吸入；（3）皮肤渗透吸收。值得一提的是，氚可以通过完整皮肤的扩散渗入，也可以通过与污染液体或污染表面接触的皮肤吸收而进入体内，这在事故中较为常见。

不同形式的氚其生物危害是明显不同的。氚水被人体摄入2～3 h内便会与体内水分子混合均匀，通过扩散运动进入细胞，对机体造成损伤。此外，身体的有机化合物还可能与氚水结合，对组织造成损伤。体内的水分和组织不容易与气态氚结合，体内水分中溶解的氚气会迅速排出体外，因此，肺部容纳的氚气对肺产生的影响很小。在职业照射情况下，在空气中同等浓度的氚水和氚气，氚水造成的照射危害远比氚气造成的危害大，约为25000倍。氚的辐射效应，如：氚的致畸效应、氚的遗传学效应、氚的致癌效应，氚对中枢神经系统的影响等都不容忽视。

防护

防护措施包括空气中氚浓度监测、包容、净化和个人防护。首先，通过持续监测工作场所空气中的氚浓度，确保环境安全。其次，采用三级包容系统（初级包容的设备和管道、次级包容的手套箱、三级包容的建筑物）来防止氚的转移或扩散。此外，配置净化设备系统，如催化氧化法和分子筛吸收，以降低空气中的氚含量。工作人员需穿戴工作服和防护用具，控制环境温度和湿度，减少氚化水浓度，严格遵守操作规程，以保障人员安全。

污染处理

当发生氚污染时，处理方法包括清污、冲洗和促排。清污是指对受污染表面进行有序清洁，避免污染面积扩大。冲洗则是使用流动水和去污剂清洗受污染的皮肤和黏膜，必要时进行医学处理。促排措施包括大量饮水和使用利尿剂，以加速体内氚的排泄。此外，还需对污染物品进行分类处理，并对去污效果进行监测，确保环境和个人安全。

法律规范

《中华人民共和国核安全法（草案）》二次审议稿第二条第三款将氚、氘和锂-6纳入核材料的范围。有的部门、企业和专家提出，氚、氘和锂-6在日常生产生活中应用很广，有关国际公约和各国没有将这些材料纳入核材料的范围，不宜纳入本法调整。经过专家论证，认为氘和锂-6没有放射性，氚的放射性不强，氚、氘和锂-6属于聚变材料，需要在裂变的基础上才能产生核反应，在严格管制铀、钚等裂变材料的情况下，不会造成核事故，可以不将这些材料纳入核材料的范围。法律委员会经研究，建议对草案二次审议稿第二条第三款中的氚、氘和锂-6不作具体列举，由相关法律、行政法规规定。实践中若需对这些材料进行管制，仍可按相关规定执行，为实践需要预留空间。

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