【叽叽歪杯】如何简便地造一枚原子弹三部曲之核燃料来源篇

已经有两位论坛的坛友在帖子中教大家如何制造一枚原子弹。其中，滑稽兽的帖子《如何造一枚原子弹》告诉了我们原子弹的基本原理，铭记i的帖子《科普两下——手把手教你制作原子弹》中，详尽地告诉了我们如何制造一枚原子弹。然而，那篇帖子略过了最关键的部分——核燃料的来源。今天我就要给大家介绍一种更为简便的原子弹所需的核燃料的制造方法，该方法所使用的原料来源更广泛，更易得。

首先我们要请出今天的主角：钍。

各位坛友想必对钍这种元素比较陌生，那么我们就先来了解一下。掏出神器：



然而这几张图片好像并没有什么卵用。不过这书介绍到一个细节：核电站反应堆的内壁常常用二氧化钍来砌。这就说明二氧化钍这种东西好像比核燃料更容易得到。（实际上它本身就是一种核燃料。）

扯了这么多没什么卵用的，咱们先看看锑度百科里面是怎么说的。

“钍是一种放射性金属元素，带钢灰色光泽，质地柔软，化学性质较活泼。经由钍可得铀-233，因此它是潜在的核燃料。钍广泛分布在地壳中，是一种前景十分可观的能源材料。”

“钍的化学性质比较活泼，不溶于稀酸和氢氟酸，溶于发烟的盐酸、硫酸和王水中。硝酸能使钍钝化。苛性碱对它无作用。高温时可与卤素、硫、氮作用。钍是放射性元素，自然界的钍全部为232Th，其半衰期约为1.4×10e10年。所有钍盐都显示出+4价。在化学性质上与锆、铪相似。除惰性气体外，钍能与几乎所有的非金属元素作用，生成二元化合物；加热时迅速氧化并发出耀眼的光。”

钍是一种稀土元素，而世界上稀土元素贮量最丰富的国家就是我们中国。所以在咱这儿钍也比较便宜。工业上最常用的两种含钍的化合物分别是硝酸钍与二氧化钍。提供某电商网站的参考价格。

楼主作为一个郑州人，看到本地竟然有这种东西的供应商，突然觉得无比自豪。然而电商们报的价格很多都是不真实的，需要去询价。我发的询价单好长时间都没发回来，而且他们卖的硝酸钍和二氧化钍都是工业级的，纯度不高。尽管二氧化钍的钍质量分数比硝酸钍高，然而卖二氧化钍的又不多，所以我们看一下试剂级的硝酸钍。一般试剂的话，网上给的价格都是比较可信的。

瞧瞧，在买的多的情况下，硝酸钍比硝酸银还要便宜，而且纯度还是分析纯。

我们接着回来看一下百科。尽管钍是一种放射性元素，但钍不能自发地裂变，没有临界质量，所以提炼再多的钍都无济于事。可以在自然条件下发生裂变的核素，只有3种：铀233、铀235和钚239。而铀233可以从钍得到。自然界中钍的稳定同位素只有一种，就是钍232，其余的都是痕量，所以不用考虑其他同位素。经过搜索，我们又知道铀233在无中子反射层的条件下的临界质量只有10千克，这比起铀235在相同条件下的50千克临界质量值可谓是少之又少。算上转换时的各种损失，我们可以大致得出：我们大概需要12千克的钍。既然需要12千克的钍，我们就需要12*(232+2*16)/232=24.82kg，大约25千克的硝酸钍。取价格598元每500克，我们需要29900元。

现在我们有了25千克的硝酸钍，如何把它们转化为单质钍呢？通过查找各种元素的标准电极电势表，我们发现

于是我们可以得到结论：在溶液中，单质镁可以将硝酸钍还原为单质钍。经过计算，我们发现我们大约需要25/(232+2*16)*24*2=2.5kg的镁来将25千克的硝酸钍还原为单质钍。镁就比钍便宜多了。提供电商报价：

除去各种不规范的价格及变态的“1吨起批”之后，我们就以16元每千克来计算所需要镁的价格。以1千克起批来算，我们需要买3千克，也就是大概48元。

之后我们只需要把硝酸钍配成溶液，然后将镁锭放进去等一段时间，等充分反应完之后就可以得到比较纯的钍粉末了。算上各种运费以及容器之类的乱七八糟费用，我们只用了大约3万元就得到了可以制备达到临界质量的铀233的钍。然而如何把这些转化为铀233，我们还需要中子放射源，这个价格我就不算进去了。中子放射源可以用FUSOR或者镅铍，我在这儿不再赘述。（撒腿就跑

观众：一脸黑线

你搞的这个贴子啊，亦可赛艇！

中子放射源<-------我想要  哪裡有

[quote=创客奇侠,2410]中子放射源<-------我想要  哪裡有[/quote] 你需要铍，或者自己做FUSOR（滑稽

其实还有方法把钍232变成铀233。我觉得可以搞一个中核高通或者类似的工作证，然后跑到大亚湾或者秦山，让他们把我们的钍放到反应堆里照一段时间。

说个蛋疼的地方，虽然原理上可以实现转化，但如果不是核反应堆那种级别的中子照射，用普通的中子源实在难以实现，因为反应截面太小，入射中子的平均自由程会很大

又见此套书，

秀

实际上制造原子弹有捷径可走，曼哈顿计划就分为两条路径，一条是浓缩铀另一条是产钚，钚同样是一种易裂变元素，它的临界质量比铀235小很多，相同质量的核装药钚原子弹威力要大于铀原子弹，毁灭日本长崎的钚原子弹只使用了6.2公斤重直径不到90毫米的钚球。1941年底恩利克·费米在美国哥伦比亚大学建立了世界上第一台天然铀石墨水冷反应堆，他使用了200吨天然铀和1200吨高纯石墨。天然铀石墨反应堆可以用来产钚 U238+1n=Pu239 ，很多国家的第一枚原子弹都采用金属元素钚，制造钚要比浓缩铀235容易得多它不需要数以万计的扩散或离心分离设备，40年代中苏联人当时工业比较弱不足以大规模浓缩铀只有很少数量的低浓缩铀，但是根据情报他们决定优先发展钚原子弹
如果你能获得几百吨的钙铀云母天然铀就有制造原子弹的可能性

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