通往毀滅之門的鑰匙——鈾濃縮為何成為核武器製造繞不開的坎兒？

核武器主要分為原子彈、氫彈、中子彈，這三個層次基本上是屬於不斷向上進化的過程，但是不管如何，掌握核武器技術的最基礎功課就是製造原子彈，原子彈都造不了，就不用去扯什麼熱核武器了，所以所有擠破了頭想入職核俱樂部的國家想方設法都要製造原子彈。原子彈主要分為槍式和內爆式兩種，內部核裝葯也分為鈾235和鈈239兩種，鈾235和鈈239基本上就屬於相生相伴的蛋和雞關係（鈾235燒完就衰變出鈈239），因此不管是製造鈾彈還是鈈彈，都必須進行鈾濃縮。

（兩種原子彈構造）

如果想要製造出合格的鈾彈，首先必須擁有丰度在90%以上的武器級鈾235原材料，然而獲得這一切的道路卻充滿了崎嶇坎坷。在天然鈾礦石中，鈾235的含量只有0.7%，而它的兄長鈾238卻超過99%，因為鈾238隻能使用快中子進行核裂變，但是鈾238本身裂變後卻只能產生慢中子，鏈式反應不可持續，因此不能用來製造核武器，所以也被科學家們嘲諷。要獲得合格的武器級鈾235，所以必須將貧鈾與真正的鈾235進行分離提純，不斷提高鈾235的丰度。

（鈾礦石和提煉後的高純度鈾塊）

目前分離鈾235和鈾238主要有氣體擴散法、氣體離心法、激光濃縮法、溶劑萃取法、氣體動力學分離法這幾種主流方式，而使用最廣泛和技術相對簡單的當屬氣體擴散法和離心法，這兩種方法都是利用六氟化鈾氣體中鈾235重量比鈾238更輕的原理來進行二者分離濃縮。但是氣體擴散法需要使用1000級以上的擴散膜組合串聯，工廠面積大，耗電量大的嚇人，因此氣體擴散法已經成為了落後產能的象徵，逐步被世界所淘汰出。現在使用最多也最成熟的方法就是離心法，利用高速離心機旋轉將更重的鈾238一步步甩出去，從而不斷提高鈾235的丰度。

（鈾濃縮離心機原理）

氣體離心法雖然消耗的電能小一些，但是要製造出武器級鈾235，差不多也需要消耗一個中等城市的用電量，再加上工廠建設、科技支出、大量人員工資等等絕對是一筆海量的費用。而且高丰度的鈾濃縮並不是和我們想的那樣，它對於高精密、大功率離心機的製造有很高的要求，鈾濃縮離心機具有高度真空、超高轉速、超長壽命、極度耐腐蝕等特點，製造難度相當大，目前實現了鈾濃縮離心機工業化生產的只有歐洲Urenco公司以及俄羅斯Rosatom公司和中核集團，絕大部分國家目前並不具備高精密離心機的製造能力。

（伊朗國產鈾濃縮離心機）

也正是因為鈾235的提純濃縮投入和技術難度都特別大，伊朗從2005年開始先後投產Fordo和Natanz兩座鈾濃縮工廠，最高時有接近2萬台離心機，規模不可謂不大。但是到2015年國際原子能機構進行核查後發現，伊朗花費10年時間，最後也只製造出50公斤丰度在20%左右的民用級鈾235，離原子彈還差的太遠！

（伊朗鈾濃縮工廠）

既然製造鈾彈困難這麼大，那麼不妨試試鈈彈？鈈彈的原材料是丰度在90%以上的鈈239，而鈈239隻需要使用民用反應堆的低純度鈾棒燃燒使用後就能衰變形成，難度一下子從煉獄級變成了新手村，那麼是不是可以打著民用核電站的名頭偷偷進行鈈239的積累從而製造鈈彈呢？

（民用級低丰度核燃料棒）

too young,too simple！目前民用核電站所使用的都是輕水反應堆，而輕水反應堆的鈾棒燃燒後雖然會生成鈈239，但是更多的卻是它的哥哥鈈240，鈈240脾氣非常暴躁，一不注意就會發生自發裂變，如果一不小心混入高丰度鈈239中，那麼很有可能就會發生自行核爆炸，所以如果使用輕水反應堆的鈈廢料來製造鈈彈，必須將鈈240從鈈239中剔除，而這兩者只相差一個中子，提純難度比鈾235和鈾238更大，基本沒有實現可能性！所以像日本輕水反應堆積累的鈈廢料（乏燃料）永遠只能是反應堆級鈈（鈈-240含量超過7%），不管是30噸還是300噸，都沒有可能製造出原子彈，這個謠言可以終止了！

（日本累積了數十噸輕水堆乏燃料，不過只是垃圾而已）

要製造出鈈彈所需要的武器級鈈（鈈-240含量小於7%），首要條件就是建造重水反應堆，重水慢化劑可以阻止鈈239吃進多餘的中子而變成鈈240，因此重水反應堆產生的乏燃料當中的鈈240含量極少，是生產高丰度武器級鈈239的良好原材料。雖然鈈239的提純難度也不小，但是相比鈾235來說依舊要簡單不少，德黑蘭附近的阿拉克重水反應堆就是伊朗兩手打算的最佳驗證，鈾彈不同，就換鈈彈，想的確實挺美的。

（1958年，我國第一座重水反應堆進行臨界試驗）

不過在伊核問題談判中，諸如美俄英法這些老牌核武國家早就洞穿了伊朗的心思，2015年簽訂的伊核協議中，第一項就是伊朗停止提煉丰度在5%以上的鈾235，離心機數量從1.9萬台減少至6104台，鈾彈計劃涼涼。第二項就是改造阿拉克重水反應堆用於民用，不再作為生產鈈239的工具，鈈彈計劃GG。雙管齊下，基本上從源頭材料關口堵死了伊朗發展核武器的美夢！

（伊朗阿拉克重水反應堆）

雖然伊朗人放棄了核武研製，但是美國人顯然並不肯罷休，隨著美國單方面撕毀伊核協議並重啟制裁，伊朗肯定會以提高離心機數量和重啟阿拉克重水反應堆針鋒相對，未來中東地區形勢依然風雲莫測，大有風雨欲來風滿樓的架勢，是和平還是戰爭，我們拭目以待！

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