深度科普:為何絕大部分國家都造不出核武器?

核彈,是一種通過核反應原理爆炸,釋放出巨大能量並實現殺傷效果的武器。最早由美國率先研製成功,是世界上最恐怖的一種"超級武器",也是人類能夠掌握的擁有最強破壞力的武器。

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美國的"三位一體"核試驗


事實上核武器的製造流程幾乎人盡皆知,拿原子彈舉例,通過中子轟擊鈾-235和鈈-239的重原子核,促使其發生裂解並釋放出大量的電子和中子,並完成能量的釋放。說簡單點,核武器無非就是引爆系統、核裝料核外殼罷了,製造看似十分簡單。

就是這麼一個爆炸相當於幾百萬乃至上千萬噸的"國之重器",理應所有國家都想要擁有,那為何如今世界上擁有過或者曾經擁有過核武器的國家僅十幾個呢?下面將帶來細緻的分析。

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被投放在日本廣島的"小男孩"原子彈


【想要濃縮鈾並不簡單】

還是以原子彈舉例,如果要製造一顆合格並能夠爆炸的原子彈,勢必需要"爆炸藥",即濃縮鈾,通過同位素分離處理,達到90%以上鈾-235的武器級丰度的濃縮鈾後,才可直接用於製造武器。

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核裂變的反應原理


但濃縮鈾可並不簡單,一般有三種方法,即電磁同位素分離型、氣體擴散法和索瑞特效應濃縮法,每一項都需要消耗大量人力物力和財力,美國最早在核武器製造的"曼哈頓計劃"中就研發了數年時間,才勉強湊夠引爆3顆原子彈的濃縮鈾和鈈(有一顆還被用於核試驗)。而對於一些小國而言,沒有相關的核工業基礎,也沒有相關的核技術人才,想要直接通過理論搞出濃縮鈾,肯定是有很大的難度的。

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美國一座鈾濃縮工廠內的大量氣體離心機


【你有鈾礦嗎?】

巧婦難為無米之炊,製造原子彈乃至濃縮鈾也是,但是世界上的鈾礦分佈極其不均衡,想要搞鈾濃縮的國家可能缺鈾,而沒能力搞鈾濃縮的國家可能鈾礦富得嚇人。

拿2010年的世界鈾礦開採數據來分析,當年全世界一共開採了5萬噸鈾礦,但大部分都來自於澳大利亞和哈薩克斯坦,或者那些極不發達的非洲國家,如納米比亞和尼日爾。像澳大利亞和哈薩克斯坦根本不需要搞核武器,而納米比亞和尼日爾壓根就沒有能力濃縮鈾,更別說新建核電站、製造原子彈了,所以這些國家只能把鈾礦當作商品來販賣。

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富含鈾元素的鈾礦石,可用於提純萃取鈾


中國就是一個比較缺鈾的國家,不過從上世紀60年代開始中國已經掌握從海水中直接提取鈾的技術,在世界範圍內屬於第一個。沒有辦法總會逼人想辦法的,對吧?

【沒錯,核武器也要精心設計】

想著核武器很好製造,但其實不然,核武器需要經過精密而細緻的設計,考慮如何將其引爆並使爆炸效果最大化。而簡單的純裂變武器顯然效果並不好,通過直接將核裝藥擠在一起,鏈式反應不充分,爆炸威力也就不夠大了。

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內爆式核武器的設計圖


所以通過對內爆式核武器的改善,人們發明了聚變增強型核武器和二階段熱核武器。比如前者,通過向經過精密設計的核心注入氘和氚,核爆炸時的高溫就會使這些氫氣的同位素發生聚變,產生氦氣和大量中子,從核武器中間促進核裂變的進行,從而實現加速核爆炸的可能。通過科學家計算,這種方法釋放出的核爆炸能量,是原來不注入氘和氚的兩倍以上。

基本上大部分的核武器技術都是美國研發而言,大部分的擁核國家的技術均來自於美國提供,比如中國早期在核武器領域起步時,就依仗了很多從美國學得核技術的重要人才的幫助,之後才逐步走上了自我發展的道路,並有了今天的成就。

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二階段熱核武器爆炸現場


【對不起,你沒有製造核武器的權限】

由於核武器的威脅極大,如果得不到妥善利用可能是全人類的噩夢,所以各國都希望擁有負責任國際地位的大國才能發展自己的核力量,從1963年起《部分禁止核試驗條約》開始生效,並逐步發展到今天的《全面禁止核試驗條約》,僅允許聯合國五大常任理事國合法擁核,其它國家的擁核均不合法,各方相互監督禁止不相干國家發展核武器。

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1963年美國總統肯尼迪簽署條約


比如濃縮鈾,國際原子能機構就希望通過控制全世界所有國家的鈾濃縮進而達到防止核武器擴散的目的。只要簽署《全面禁止核試驗條約》,非核武國家的離心機數量就會受到嚴格限制,並限制提高濃縮鈾的丰度達到武器級,僅允許民用,比如核電站發電。

如今的伊朗,在國際事務上處處被美國針鋒相對,主要原因就是美國指責伊朗"開展鈾濃縮,並超過限制上限",所以根據相關條約對伊朗展開制裁。

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美國以"鈾濃縮"為理由長期制裁伊朗


由此可見,雖然核武器的技術看上去眾人皆知,不過想要製造出核武器,可不是什麼國家都能夠做到的,一方面是做不到,另一方面是禁止去做。


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