>军事>>正文

通往毁灭之门的钥匙——铀浓缩为何成为核武器制造绕不开的坎儿?

原标题:通往毁灭之门的钥匙——铀浓缩为何成为核武器制造绕不开的坎儿?

核武器主要分为原子弹、氢弹、中子弹,这三个层次基本上是属于不断向上进化的过程,但是不管如何,掌握核武器技术的最基础功课就是制造原子弹,原子弹都造不了,就不用去扯什么热核武器了,所以所有挤破了头想入职核俱乐部的国家想方设法都要制造原子弹。原子弹主要分为枪式和内爆式两种,内部核装药也分为铀235和钚239两种,铀235和钚239基本上就属于相生相伴的蛋和鸡关系(铀235烧完就衰变出钚239),因此不管是制造铀弹还是钚弹,都必须进行铀浓缩。

(两种原子弹构造)

如果想要制造出合格的铀弹,首先必须拥有丰度在90%以上的武器级铀235原材料,然而获得这一切的道路却充满了崎岖坎坷。在天然铀矿石中,铀235的含量只有0.7%,而它的兄长铀238却超过99%,因为铀238只能使用快中子进行核裂变,但是铀238本身裂变后却只能产生慢中子,链式反应不可持续,因此不能用来制造核武器,所以也被科学家们嘲讽。要获得合格的武器级铀235,所以必须将贫铀与真正的铀235进行分离提纯,不断提高铀235的丰度。

(铀矿石和提炼后的高纯度铀块)

目前分离铀235和铀238主要有气体扩散法、气体离心法、激光浓缩法、溶剂萃取法、气体动力学分离法这几种主流方式,而使用最广泛和技术相对简单的当属气体扩散法和离心法,这两种方法都是利用六氟化铀气体中铀235重量比铀238更轻的原理来进行二者分离浓缩。但是气体扩散法需要使用1000级以上的扩散膜组合串联,工厂面积大,耗电量大的吓人,因此气体扩散法已经成为了落后产能的象征,逐步被世界所淘汰出。现在使用最多也最成熟的方法就是离心法,利用高速离心机旋转将更重的铀238一步步甩出去,从而不断提高铀235的丰度。

(铀浓缩离心机原理)

气体离心法虽然消耗的电能小一些,但是要制造出武器级铀235,差不多也需要消耗一个中等城市的用电量,再加上工厂建设、科技支出、大量人员工资等等绝对是一笔海量的费用。而且高丰度的铀浓缩并不是和我们想的那样,它对于高精密、大功率离心机的制造有很高的要求,铀浓缩离心机具有高度真空、超高转速、超长寿命、极度耐腐蚀等特点,制造难度相当大,目前实现了铀浓缩离心机工业化生产的只有欧洲Urenco公司以及俄罗斯Rosatom公司和中核集团,绝大部分国家目前并不具备高精密离心机的制造能力。

(伊朗国产铀浓缩离心机)

也正是因为铀235的提纯浓缩投入和技术难度都特别大,伊朗从2005年开始先后投产Fordo和Natanz两座铀浓缩工厂,最高时有接近2万台离心机,规模不可谓不大。但是到2015年国际原子能机构进行核查后发现,伊朗花费10年时间,最后也只制造出50公斤丰度在20%左右的民用级铀235,离原子弹还差得太远!

(伊朗铀浓缩工厂)

既然制造铀弹困难这么大,那么不妨试试钚弹?钚弹的原材料是丰度在90%以上的钚239,而钚239只需要使用民用反应堆的低纯度铀棒燃烧使用后就能衰变形成,难度一下子从炼狱级变成了新手村,那么是不是可以打着民用核电站的名头偷偷进行钚239的积累从而制造钚弹呢?

(民用级低丰度核燃料棒)

too young,too simple!目前民用核电站所使用的都是轻水反应堆,而轻水反应堆的铀棒燃烧后虽然会生成钚239,但是更多的却是它的哥哥钚240,钚240脾气非常暴躁,一不注意就会发生自发裂变,如果一不小心混入高丰度钚239中,那么很有可能就会发生自行核爆炸,所以如果使用轻水反应堆的钚废料来制造钚弹,必须将钚240从钚239中剔除,而这两者只相差一个中子,提纯难度比铀235和铀238更大,基本没有实现可能性!所以像日本轻水反应堆积累的钚废料(乏燃料)永远只能是反应堆级钚(钚-240含量超过7%),不管是30吨还是300吨,都没有可能制造出原子弹,这个谣言可以终止了!

(日本累积了数十吨轻水堆乏燃料,不过只是垃圾而已)

要制造出钚弹所需要的武器级钚(钚-240含量小于7%),首要条件就是建造重水反应堆,重水慢化剂可以阻止钚239吃进多余的中子而变成钚240,因此重水反应堆产生的乏燃料当中的钚240含量极少,是生产高丰度武器级钚239的良好原材料。虽然钚239的提纯难度也不小,但是相比铀235来说依旧要简单不少,德黑兰附近的阿拉克重水反应堆就是伊朗两手打算的最佳验证,铀弹不同,就换钚弹,想的确实挺美的。

(1958年,我国第一座重水反应堆进行临界试验)

不过在伊核问题谈判中,诸如美俄英法这些老牌核武国家早就洞穿了伊朗的心思,2015年签订的伊核协议中,第一项就是伊朗停止提炼丰度在5%以上的铀235,离心机数量从1.9万台减少至6104台,铀弹计划凉凉。第二项就是改造阿拉克重水反应堆用于民用,不再作为生产钚239的工具,钚弹计划GG。双管齐下,基本上从源头材料关口堵死了伊朗发展核武器的美梦!

(伊朗阿拉克重水反应堆)

虽然伊朗人放弃了核武研制,但是美国人显然并不肯罢休,随着美国单方面撕毁伊核协议并重启制裁,伊朗肯定会以提高离心机数量和重启阿拉克重水反应堆针锋相对,未来中东地区形势依然风云莫测,大有风雨欲来风满楼的架势,是和平还是战争,我们拭目以待!返回搜狐,查看更多

责任编辑:

声明:该文观点仅代表作者本人,搜狐号系信息发布平台,搜狐仅提供信息存储空间服务。
铀235 铀238 natanz 级铀235 重水慢化剂
阅读 ()
投诉
免费获取
今日搜狐热点
今日推荐