發電需要還是打造核武器?4.5%濃縮鈾距原子彈只差足夠多的離心機

核武器是一種極具破壞力的武器,比化學炸藥釋放的能量更大。以10萬噸TNT當量估算,殺傷半徑可達到3公里以上,可讓摧毀一座城市中心街區。目前擁有核武器的國家中處於合法地位的就是五常,擁有核武器的時間在1940至1960年代,那麼剩下的都是非法有核國家了。所以說出名要趁早,美蘇確定有核地位之後,就向聯大提交了不擴散核武器條約草案。合法有核和非法有核的區別在於,合法有核國家可以在戰爭中使用核武器,非法有核國家一旦使用核武器,就違反了國際法。所以非法有核國家拿著核武器只能用於核威懾,核威懾如果失效,核武器也不能使用。伊朗目前已經將其濃縮鈾提升到4.5%,數字高於2015年核協議規定的3.67%上限,不論從哪條國際法看,伊朗只能和平利用核能,如果造出核武器就是非法,不可能變成合法。在伊朗前面還有印度和巴基斯坦,這兩國都是非法擁有核武器。

發電需要還是打造核武器?4.5%濃縮鈾距原子彈只差足夠多的離心機

4.5%的濃縮鈾往小了說,這個問題本質上也是屬於化學範疇,鈾有好幾種形式,或者說“同位素”不一樣。質子數量相同,都有92個,但是中子數量不一樣。根據現有的科學研究,鈾-238是自然界中最常見的同位素,它中子數目比質子多,有146箇中子,目前,幾乎任何天然鈾樣品都含有這種同位素,比例高達99.3%。

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但如果用於核反應堆,這種濃縮鈾的程度是不夠的,鈾-238不適用於鏈式反應。鈾-235也是一種比較常見的同位素,0.7%的天然鈾品中含有它,鈾-235的中子有143個,它更加適用於核鏈式反應。在鏈式反應中,鈾原子的原子核分裂成較小的原子核並釋放出中子,這些中子引發其他原子核分裂,又繼續釋放出中子,這一過程循環往復,釋放大量能量。鈾濃縮是為把鈾-238從鈾品中分離出來,這樣,鈾品中鈾-235的比例就比較高。3.67%的濃縮鈾意味著鈾內含有3.67%的鈾-235,4.5%的濃縮鈾也是同理。

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提高鈾的濃縮度說明他們很快就可以製造核武器了嗎?答案是否定的,4.5%濃縮鈾可以為運作中的布什爾核反應堆提供動力,但是要想製造核武器,濃縮鈾水平必須達到90%。非常先進的離心機才可以將鈾濃縮提高到90%,在實驗室中,離心機非常常見,把樣品放到離心機中,離心機高速旋轉樣品,由此產生離心力,在離心力作用下,重的和輕的會分離。但是,普通實驗室裡離心機的離心力不能分離鈾-235與鈾-238。兩種同位素的質量很接近,但又不是一模一樣的,而且,鈾樣品中的鈾-235含量極少。

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針對鈾濃縮過程先要將鈾樣品先轉化為天然氣,大型工業離心機打攪氣體,高速使兩種同位素分離,最後再分離的氣體中提取鈾原子。1945年,“小男孩”在日本廣島爆炸,“小男孩”一共使用了62公斤鈾-235,也就是137磅。美國發動了全國10%的能源來製造這顆核彈,最早的時候,鈾樣品重4噸,也就是3600公斤,共有2萬人參與煉鈾設施的建設,還有1.2萬人參與運作。

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雖然4.5%濃縮鈾距離核武器還很遠,但這是一種信號,下一步可能提升到20%,進一步接近武器級濃縮鈾水平。從時間效應上看,只要一點點累積,總有一天會造出核武器,富集濃縮鈾就是找足夠多的離心機,然後花大量的時間進行濃縮,技術上沒有太大的限制,如果離心機足夠多,那麼造出核武器就是時間問題了。

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