制造钻石为什么要有氢,而要用同位素氘和氚

氢是一种类似金刚石的金刚石，具有亚稳态特性，即一旦形成，就再也不会变回气态氢。金属化后，单纯的氢可以成为超导体，成为高能材料，爆炸威力不亚于氢弹。如果将简单的氢气金属化，那么核武器将被淘汰，不再作为氢弹的制造材料，而是直接制造金属氢弹。

氢弹为什么不直接用氢制造，而要用同位素氘和氚？

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。

金属氢的制备过程很科幻。首先要把简单的氢气压缩成液态，然后冷却到-259℃使其成为固态。最后对低温固体单质氢施加百万个大气压就可以得到金属氢。这个过程和人造金刚石挺像的，不同的是人造金刚石可以在室温下永久保存，而金属氢要一直保存在低温高压下。世界上生产金属氢的国家有美国、前苏联、英国、法国和中国，但无一例外都受制于过于苛刻的储存条件，在获得后短时间内变回气态。如果人类能够解决元素氢金属化的技术难题，那么超导体电子技术和武器装备技术将会发生革命性的变化。