生产原子弹为什么要用重水？

生产原子弹，并不一定需要重水，没有重水一样可以把原子弹生产出来。

铀弹主要成分是铀235

缺点：原料生产困难，体积大，威力小，爆炸后产生的核污染大。

优点：起爆容易，保存时间长。

钚弹主要成分是钚239，含有少量的钚240

缺点、起爆困难，保存时间短

优点、原料生产容易，体积小，威力大，爆炸后产生的核污染较小。

提炼铀235不需要重水，当前世界上主流的气体扩散法与离心浓缩法都不需要重水，只是比较耗电。

钚弹主要成分是钚239，含有少量的钚240，钚239主要是从反应堆中的废料提取。

不管是重水反应堆，还是轻水核反应堆的废料中，都含有钚239和钚240

不同的是，重水反应堆废料中含有的钚240相对较少，而在轻水反应堆的废料中含有的钚240相对较多。

由于钚240会发生自裂变，所以用作核弹原料中，一旦含有的钚240较多，就不能作为核弹原料，因为钚240的自裂变会让钚弹提前爆炸，随时成为一颗定时炸弹。

由此为了防止钚弹成为危险的“定时炸弹”正常情况下，都会使用重水反应堆中的废料提炼钚239。

提一下：钚239是由中子轰击铀238后，经过两次衰变转化而成的。

其实原因很简单，因为重水反应堆中的核废料中，含有的钚240相对少，能够提炼纯度较高的钚239，而且方法简单。

前面说了，制造铀弹所需要的铀235是非常困难，需要非常多的设备，设备多了场地自然大，并且还需要消耗非常多的电力，所以制造铀弹的话，很容易被发现。

制作作一枚铀弹，最少需要15公斤的铀235，而制作钚弹的话，只需要5公斤钚239。

并且铀弹的体积比较大，用作武器有很大的难度。

生产原子弹为什么要用重水？

生产原子弹为什么要用重水？

简单通俗的说，“重水”顾名思义，就是比普通水，也叫“轻水”要重一些。轻水和重水都是由2个氢原子和1个氧原子结合而成，但氢在自然界有三种同位素，即氕、氘、氚。同位素就是原子核里的质子是一样的，因此带正电的质子和带负电的电子都是一样的，但种子数目不一样，虽然看是同一种东西，性质就有了很大的不同。

普通水分子由2个氕原子和1个氧原子组成，分子式为H2O（2为下标，后同），氕原子核里只有一个孤零零的质子，没有中子；重水分子由两个氘原子和1个氧原子结合而成，分子式为D2O，核子里有1个质子和1个中子。

这样，这两种水就不一样了，首先分子量发生了变化，就是质量轻水为18.0153，重水为20.0275，重水比轻水质量高出约11%；两种水的沸点和冰点都发生了变化，在1个标准大气压下，轻水沸点为100℃，冰点为0℃，而重水的沸点为101.42℃，冰点为3.8℃；轻水的密度为1g/cm^3，重水密度为1.1079g/cm^3。

轻水在自然界很多，遍地都是，而重水则颇为稀少，它们隐藏在清水里，只占0.02%。由于这两种水的特点不一样，就形成了不同的用途：轻水是人类不可或缺的饮用水，重水不能饮用能致人死地，而且不能用于浇灌，不能使植物种子发芽；但由于重水参与化学反应速率比轻水要慢，因此可以用作中子减速剂，在制造核燃料过程发挥重要作用。

制造原子弹最重要的是制造出有巨大爆炸威力的“装药”，这个“装药”主要有3种，即铀235、钚239和铀233。美国投放在日本广岛的原子弹“小男孩”采用的是铀235装药，投放到日本长崎的原子弹“胖子”采用的是钚239装药。

原子弹之所以很难制造，就是这些装药在自然矿藏中含量很低，在天然铀中每140个铀原子才有1个铀235，其余139个都是铀238，铀235丰度只有0.714%。而原子弹装药的铀235含量必须达到90%以上，这就需要提炼和浓缩。提炼和浓缩铀235是一个很复杂的过程，但并不需要反应堆，因此不需要重水。

二战时老美集中了许多科学家，包括一部分逃离纳粹德国迫害的科学家，探索实验了多种提取方案，研究出采用电磁分离、气体扩散和热扩散等三种比较高效的方法提取高浓度铀235，第一颗原子弹的几十千克高浓铀就是通过电磁分离法得到的。

现在世界上提取浓缩铀235多采用气体扩散和热扩散法进行，其原理就是把铀矿石气化成的六氟化铀，然后根据铀238和铀235的比重沸点不同，将它们分离出来。我们常从媒体听到的所谓“伊核”、“朝核”问题时提到的离心机，就是采用气体扩散法需要的气体离心机，通过这些离心机把铀235甩出来。

由此可以看出，制造铀弹是不需要重水的。

重水只是一种核反应堆使用的减速剂。

狭义的核反应堆是专指用于处理核裂变的装置，其主要功能是能够维持可控自持式核裂变反应，使核能得到利用。反应堆的种类很多很复杂，根据反应堆使用的减速剂不同，可分为石墨堆、轻水堆、重水堆、有机堆、熔盐堆、铍堆等，而轻水堆又包含压水堆、沸水堆等。而在全世界核能利用中，轻水堆是最多的，其中的压水堆占61%，沸水堆占24%，而重水堆只占5%。

这是因为重水在自然界太少了，要提取是很难的一件事。二战时期，纳粹德国就是选用重水来制造核弹，困难重重，最终才没有得逞，否则世界历史就将改写。而美国采用电磁法浓缩出了高浓度铀235，又制造出了世界第一个石墨堆，生产出了钚239。这样投放了两颗原子弹到日本广岛和长崎，才促使日本投降，否则战争还将持续一段时间。

有人计算过，如果一定要进入日本本土作战，在日本顽强抵抗下，军民死伤人数将可能超过数百万。从这个意义上来说，广岛长崎牺牲了近20万平民，他们无选择地用生命换取了更多人的生存。

这种做法迄今颇受争议。在这里我们不评说这个事件，只是说老美由于没有用重水制造原子弹，而得到了先机。

钚在自然界是不存在的，需要通过铀238吸收块中子生成铀239，再经由β衰变形成镎239，再一次β衰变成钚239。钚239浓度要达到93%，才能够作为核弹装药。

轻水堆和重水堆都可以生成钚239，但不同的是轻水堆中生成的钚含有大量的钚240，这种钚240极不稳定，自发裂变比率很高，钚239里面混入钚240比例很高就非常容易发生爆炸。国际标准是，钚240含量超过19%就是废材，没有利用价值，只能填埋处理；钚240含量在7~19%之间则作为燃料级钚，可以在快中子反应堆继续使用；钚240少于7%就是武器级钚，可以通过进一步提纯制造原子弹装药。

而且要从钚240含量很高的钚中提纯，即便在重水堆中，也很难很难，难度大大高于分离铀235。因此要真正的制造原子弹级钚239，只能一开始就建造重水堆，才能够提纯出高纯度的钚239。

重水制造的方法很多，最初采用电解法生产，还可以根据重水沸点高于轻水的特性进行反复蒸馏获得。目前具有商业意义的两种方法是，水~硫化氢交换法（GS法）和氨-氢交换法。反正制备重水成本是很高的，这里就不展开来说了。

就是这样，欢迎讨论，感谢阅读。

时空通讯原创版权，侵权抄袭是不道德的行为，敬请理解合作。

生产原子弹为什么要用重水？

重水因为其分子质量大于普通水（轻水）约11%，因此被称为重水，在天然水中，重水的比重只占到约0.02%，重水的分子式为D2O，由一个氧原子核两个重氢原子组成，它和轻水的化学性质基本一致，但是物理性质却不尽相同，比如其沸点和冰点略高，沸点为101.42℃，冰点为3.8℃，并且纯度高的重水被人饮用后，致死率能够达到60%以上，因此不能作为人体饮用水！（重水结成的冰由于密度较大，会沉入水中）

不过由于水中的氢原子能够对中子进行散射慢化，减少裂变反应剧烈程度，所以重水和轻水虽然不尽相同，但是都常被用于核反应堆的堆芯慢化剂。如果说生产原子弹为什么要使用重水，其实这和核反应堆有着莫大的关系，而这一切都得从原子弹的构成说起。原子弹是通过物质的核裂变释放能量而产生破坏的杀伤性武器，而目前能够产生自发性裂变的材料只有铀和钚两种元素，根据这两种核装药的不同，原子弹被分为铀弹和钚（bu）弹。铀弹是由铀235填充，而铀235主要是从铀矿石中提取，经过离心机铀浓缩后成为丰度在90%以上武器级铀，这样才能成为制造原子弹的材料，而在这些步骤当中，没有任何一个环节需要使用原子反应堆，因此也就不需要重水的参与。（铀弹和钚弹）

而相比铀弹而言，钚弹则需要丰度在93%以上的钚239作为原料，钚239在自然界中是不存在的，因此只能通过人工干预的方式来批量制造，而这个人工方法就是通过原子反应堆生成，因为原子反应堆中低丰度的铀燃料棒中拥有大量的铀238，铀238在吸收快中子后会生成铀239，而铀239经过衰变后则会生成钚239。

而原子反应堆根据所使用的冷却剂不同分为轻水反应堆、重水反应堆，这两种反应堆虽然都可以生成钚239，但是不同的是轻水反应堆中生成的钚中含有大量的钚240，而钚240的自发裂变的比率相当高，一旦钚239中混入的钚240数量太多，就容易导致中子数量激增而产生爆炸，妥妥的定时炸弹。（钚239的生成过程）

事实上国际上将反应堆中铀235燃烧后生成的乏燃料分为三个种类：钚240含量超过19%的称之为废材级别的反应堆级钚，只能进行填埋处理，没有什么利用价值。而钚240含量在7%到19%的则称之为燃料级钚，可以在快中子反应堆中继续使用。钚240含量少于7%的称之为武器级钚，可以用于制造原子弹。只有武器级钚才能够在提纯取杂之后得到丰度在93%的真正可以制造原子弹的钚原料，因此如果要制造钚弹，必须做的一件事就是建造重水反应堆！（储存在水池底部的乏燃料棒）

那么我们就不能将反应堆级钚或者废料级钚中的钚240去除然后得到丰度更高的钚239吗？可以，但是这个难度比提纯铀235更大，因为钚239和钚240只相差一个中子，区别就是你比另一个人只多一根头发，如何将这二者识别并准确分离，目前以人类的技术几乎无法实现。而我们常说日本储存了多少吨反应堆乏燃料，其中有多少钚239，可以制造多少颗原子弹，其实都不过是谣言而已，因为日本的核电站几乎全部都是轻水反应堆，生成的乏燃料中含有大量的钚240，如果日本真拿这个去造原子弹，没等全部完工，估计自己就爆炸了。（福岛核电站全部为沸水反应堆，属于轻水堆的一种）

生产原子弹为什么要用重水？

首先我们要知道什么是重水？

重水（氧化氘）是由氘和氧组成的化合物。分子式D2O，分子量20.0275，比普通水（H2O）的分子量18.0153高出约11％，因此叫做重水。

它的作用 ：

1、重水主要用作核反应堆的慢化剂和冷却剂，用量可达上百吨。 重水分解产生的氘是热核燃料。

2、重水还可做示踪物质。

3、电解重水可以得到重氢，重氢是制氢弹的原料。

为什么要用重水？

一、它可以作为中子减速剂：某些核子反应堆使用重水来减慢中子的速度，让它们有机会与铀反应。轻水亦可以作减速剂，但因为轻水会吸收中子，因此轻水式反应堆必须使用浓缩铀，而不能使用普通铀，否则将不能达到临界质量。

二、重水反应堆不单可以使用普通铀，而且会把铀238转化成为可制作核弹的钚。印度、巴基斯坦、以色列、北朝鲜都是以这样方法制造核燃料。为了防止核子武器扩散，重水的生产和出售在很多国家都受到限制。

生产原子弹为什么要用重水？

一般咱们就说的是核裂变的那种原子弹吧，就是炸日本那种。

这种原子弹需要的主要材料之一就是钚239，但是制造这个东西，需要一些慢化剂。可以简单的理解为不能在做这个玩意的时候爆炸，才需要重水或者其他东西来当做慢化剂。当然了，核电站里的重水也是充当慢化剂的角色。

所以这里才需要重水。当然没有重水也能生产原子弹，用其他慢化剂也行，只不过步骤稍微麻烦一些。

如果是核聚变弹，也就是常说的氢弹，就需要重水里面的重氢元素，也就是氢的同位素氘。氢弹主要用氘和氚两种氢的同位素来进行聚变，释放出巨大能量。

那为啥不用普通的氢呢？可以倒是可以，就是更麻烦一些，没有这俩好使。比如太阳就不管你是什么同位素，只要是氢甚至氦，老子都可以拿来聚变。

但是我们人类科技比较弱，没有办法产生那么高的温度和能量，智能用最容易聚变的元素来搞。所以才需要重氢。

生产原子弹为什么要用重水？

谢邀。

很多人认为生产原子弹主要是用重水反应堆的副产品钚来制作钚核心原子弹。其实这是一种相对比较片面的想法。重水在核工业中的作用要比很多人想像的大得多。

先说下重水堆吧：重水反应堆是利用重水（D₂O）作为中子减速剂的一种反应堆。其实是大家最应该发展的一类反应堆。在铀235原子捕获中子分裂后，可以产生的中子一般都会具备较大的能量，但是能量过大的中子可以直接将原子核打碎，但很难让铀原子核在分裂的同时放出额外的中子。这里就需要让中子的速度在一个合适的速度窗口内。重水在反应堆内就可以有效地作为一个中子减速剂。它的减速效果就比传统的轻水（H₂O）要好得多，可以有效地增加反应堆的密度，800MW的反应堆就可以轻而易举的建立出来。而且重水堆并不挑剔燃料，最低丰度的0.13%的铀燃料都可以在重水堆里面发电。

但是重水堆也有不好的地方，就是中子的速度对于铀原子太合适了，容易让铀238捕获，从而生成铀239，铀239经过一系列的嬗变就会形成制造原子弹的材料钚239。

这也是很多人反对重水堆的一个原因。同时，重水堆还有一个产物就是超重水（T₂O），这个反应产物中的超重水中的氚虽然和氢弹中需要的氚是相通的，但是，利用重水反应堆所能获得的氚量太大，制造氢弹的实际氚需求很小，并没有真正的意义。更多的超重水则会泄露到环境中造成放射性污染的安全隐患。

关于大家认为“生产原子弹需要重水”的一个原因，主要是因为在二战期间盟国炸毁了挪威的一个重水工厂的故事所了解到的。其实纳粹德国的确是利用了挪威的重水工厂来进行核武器相关的研究。但是如果用挪威重水工厂生产的重水来制造原子弹，则是完全不可能的事情。

原因是，挪威的这座重水工厂，日产量仅仅有4公斤。而一个重水反应堆最少的重水需求量是15吨，这间工厂日夜不停地生产重水需要生产10多年才可以满足一座可以制造钚-239重水反应堆的需求。

其实在整个二战期间纳粹德国也就获得了半吨重水。

那么重水在生产原子弹的过程中除了制造钚239还有什么其他的用途呢？主要在当时的核工业中用来制造氚。在反应堆中利用核燃料裂变产生的中子其实只有很小的几率在重水中产生超重水。但在1930年代末期就已经有了更高效的从重水中制造氚元素的方式。就是用重水和锂反应生成氘化锂，然后将氘化锂在适当的环境下辐照使氘转化成氚。固体在辐照中的转化效率是液体的重水（D₂O）转化效率的几百倍。然后再通过氚化锂与盐酸的反应生成超重水，最终再电解出氚气。

这些氚气混合了氘气体后，在等离子状态下加速就可以释放出大量中子。这些中子恰恰是早期原子弹的核板机。

在早期核弹的设计中还有一种用到重水的地方，道理也和重水反应堆类似。在核弹材料中增加氘的含量。这样可以做到让原子弹爆炸过程中所产生的快速中子减速，产生更多适合核材料原子所能捕获的慢中子，从而扩大核材料的利用率。例如早期的MK12核弹

它的核心就是一个氘钚核心，当量可以达到14000吨，但核心的大小仅仅是当年传统钚弹（例如胖子）的40%，这就变相的提高了钚的利用率。在1954年之后美国大量使用这种技术，让自己的核弹数量猛增。但这种核弹虽然核心小，但是需要比传统钚弹更加复杂的起爆系统。

直至后来钚的产量上来了，这种设计的核弹才逐渐退役。

二战时期检测浓缩铀的气相检测仪

当然了，少量的重水在核工业中还会用作气相检测剂，这个其实就很好玩了，你用离心机来浓缩铀的时候，最终的产物到底是百分之多少浓度的铀？谁知道呢？检测这些铀产物中铀235的浓度就会利用一种气相检测仪的设备，这个设备中的溶剂就是重水。

所以说如果石油是工业的血液，那么重水就是核工业的血液。它们不仅仅是用来制造钚的，它们几乎贯穿了整个核武器的生产流程。