搜狐 05-12 10:07來源: 自從核武器問世之后,,國際社會一直在進行著防止核擴散的努力。在相關的新聞報道中,,大家經常會聽到這樣一些字樣兒,,比如濃縮鈾,乏燃料棒,,钚等等,。我們以今年9月4日朝鮮中央通訊社的一則消息為例,它是這樣說:朝鮮已成功進行試驗性鈾濃縮,,試驗已進入最后階段,,乏燃料棒再處理同時也已進入最終階段,朝鮮正在把已取得的钚武器化,。 對于普通人來說,,核物理知識有限,面對這些專業(yè)詞匯,,足以產生一頭霧水的感覺,。它們到底是什么意思?與核擴散有關系嗎?沒有這些東西,,是不是就開發(fā)不出核武器來,? 要解釋這些問題,我們需要首先了解一下有關核武器的基本常識,。我們通常說的核武器,,又叫原子武器,它是利用原子核反應在瞬間釋放出巨大能量而起殺傷破壞作用的武器,。原子核反應包括兩種形式:重原子核分裂為兩個較輕的原子核,,即核裂變,和兩個輕原子核結合成一個較重的原子核,,即核聚變,。利用核裂變原理制造的核武器是原子彈,我們稱之為第一代核武器,。而利用核聚變原理制造的核武器是氫彈,,我們稱之為第二代核武器。 核反應的實現(xiàn)當然離不開一定的核材料,,巧婦也難為無米之炊呀,。我們先看裂變反應。什么樣的元素能夠成為裂變反應的材料呢,?找遍大千世界,,也只有兩種:鈾235和钚239。 現(xiàn)在我們回過頭看看濃縮鈾是什么意思,。所謂濃縮鈾,,它是相對于天然鈾而言的。組成天然鈾的原子其實并不都是一模一樣,,它有三種類型,,分別是鈾234、鈾235和鈾238,,這里的234,、235、238表示的是原子的質量,。作為同一種元素,,它們的化學性質基本相同,彼此之間互稱同位素,,差別表現(xiàn)在物理性質上,,主要就是質量不一樣。很明顯,,鈾238的原子最重,,鈾235次之,鈾234最輕。鈾的三種同位素都能發(fā)生裂變,,但只有鈾235更易于裂變,,也只有它才可以形成鏈式反應。什么意思呢,?就是說,,一旦你點燃了它的裂變反應,它就不再需要借助外力,,自己能夠滾雪球一樣將反應過程自動地進行下去,。因為具備了這兩個至關重要的條件,所以,,鈾235也就當仁不讓地成為裂變材料的首選,。不過,鈾235在天然鈾中的含量很低,,只有0.72%,,要制造原子彈,必須用某種方法把它的濃度提高到90%以上,,不然的話,,造出的武器恐怕要幾十噸重,沒有任何軍事價值,。所謂的濃縮鈾,,就是里面鈾235的含量超過了天然鈾。搞濃縮鈾可以有兩個目的,,一是生產原子彈用的核材料,,二是供核電站使用。不過核電站的核材料不需要濃度太高,,鈾235的含量在3-4%就可以了。這樣的話就出現(xiàn)了一個問題,,有些國家會不會打著和平利用核能的旗號發(fā)展武器級的濃縮鈾呢,?在伊朗核問題上,這就是爭論的焦點之一,。國際原子能機構的專家認為,,伊朗的濃縮鈾超出民用水平,是在利用民用計劃掩蓋武器開發(fā),。至于說朝鮮搞濃縮鈾到底出于什么目的,,是否達到了武器級的水平,外界現(xiàn)在還不清楚,。 在這我們需要強調的是,,鈾濃縮的過程成本極其高昂,難度之大,超乎想象,。淘金夠復雜的吧,?但它比淘金要難成千上萬倍。金子和沙子是完全不同的兩樣東西,,而鈾的三種同位素就像三個孿生兄弟,,有著相同的遺傳基因,除了朝夕相處的親人,,外人根本就不分不清誰是誰?,F(xiàn)在一般是利用它們在重量上的微小差別,用高速離心機進行分離,,為此需要的離心機不是幾臺,,而是成千上萬。當年我們是傾舉國之力,、花了四年的時間才提煉出了足以裝填一顆原子彈的濃縮鈾,。所以,美國人發(fā)現(xiàn)我們的第一顆原子彈是鈾彈的時候非常震驚,,這說明我們在核工業(yè)初期就超過了蘇聯(lián)和英,、法,它們最初用的都是相對來說比較容易得到的钚,。濃縮鈾的關鍵是離心機,,目前掌握了這個技術的只有少數(shù)國家,屬國際上嚴禁擴散的技術,。據(jù)巴基斯坦“核彈之父”卡迪爾-汗博士透露,,巴軍方曾于2000年向朝鮮提供用于鈾濃縮的離心機等設備。不過這個說法遭到巴官方的否認,。另一種裂變材料钚是人工元素,,它的產生其實就是一個點石成金的過程。在古代,,人們都幻想能有一種化腐朽為神奇的點金術,,這個想法在我們今天看來可能覺得很荒謬,石頭就是石頭,,怎么能成為金子呢,?其實從科學的角度看,把一種東西變成另外一種東西并不是什么天方夜談,。钚就是從鈾238變來的,,在反應堆當中,通過讓鈾238吸收中子,,經過兩次b-衰變,,最后就它變成了钚239,,再用化學方法將钚239與鈾238分離。因為它們不是同一種元素,,所以會比較容易一些,。钚239的核性能超過鈾235,它的裂變性能好,,臨界質量小,,作為原子彈的核材料,它可以使核武器具有當量大,、體積小等優(yōu)點,。但是钚的毒性大,放射性強,,實際生產成本超過鈾235,。 正因為钚是人工元素,所以它的生產就和核電站扯上了關系,。對于得到國際法承認的五個有核國家來說,,當然可以公開地建立產钚的軍用反應堆,這是合法行為,。但是,,對于那些不能有核的國家來說,有沒有什么辦法可以避開國際社會的監(jiān)視和制裁,,在一個冠冕堂皇的招牌下悄悄地生產钚呢,?有,這就是利用核電站的反應堆,。在核電站使用的核材料當中,,參與裂變反應的只有鈾235,剩下的大量鈾238怎么辦,?當然不會當垃圾一樣扔掉,,可以變廢為寶、循環(huán)利用,,通過讓它吸收中子來造钚,。所謂的乏燃料棒,就是裂變反應之后的廢燃料棒,。不同類型的反應堆產钚的能力差別很大。輕水反應堆技術成熟,,容易控制,,產生的終極產物少,相對來說利用它開發(fā)武器的可能性不大,;而重水堆,、石墨堆和快中子堆用過的廢燃料棒都可以用來再加工提煉武器級的钚,,特別是石墨反應堆,它就是在專門用于生產钚的軍用反應堆的基礎上發(fā)展起來的,。所以我們也就不難理解,,為什么在兩次朝核危機中,美國一直強調朝鮮搞核電站只能使用輕水反應堆,,而不能是重水或石墨反應堆,。朝鮮現(xiàn)在所說的乏燃料棒,是它過去運行的石墨反應堆留下的,,大有約8000根,,如果全部用來提煉钚,據(jù)說可以生產幾十枚核彈,。 從以上的介紹當中我們可以得出結論,,要發(fā)展原子彈,必須要有裂變材料,,而能成為裂變材料的只有鈾235和钚239,。所以,沒有濃縮鈾,,沒有钚,,是不可能制造出原子彈的,控制裂變材料的生產和交易是防止核擴散最有效的方法,。 可是,,我們知道,核反應除了核裂變還有核聚變,。原子彈是利用核裂變原理設計制造的,,它是第一代核武器。而氫彈利用的是核聚變原理,,屬于第二代核武器,。它們使用的核材料當然也不一樣。裂變材料是鈾235和钚239,,而聚變材料是氫所同位素氘和氚,。相比之下,裂變材料相對稀缺,,難以提煉,,技術門檻高,所以控制起來比較容易,。而聚變反應所需要的材料其實只有氘,,氚在反應中自動生成,氘算不上稀有元素,,在自然界當中大量存在,。既然如此,,我們能不能繞過原子彈,直接發(fā)展氫彈呢,?如果可以,,那么控制裂變材料對于防擴散來說不就沒有任何意義了嗎? 在解答這些問題之前,,我們先簡單了解一下核聚變的基本原理,。所謂核聚變,就是兩個輕原子核結合成一個較重的原子核的反應過程,。原子核帶正電,,讓兩個都帶正電的原子核聚合在一起非常困難,所謂同性相斥嘛,。怎么才能讓它們發(fā)生聚變呢,?關鍵是要設法沖破它們之間的斥力,也就是說,,要賦予原子核一個初始能量,,讓一個原子核以極高的速度向著另一個原子核沖過去,使兩個原子核結合在一起,。物理學知識告訴我們,,分子運動的速度會隨著物質溫度的升高而加快。所以,,你只要將聚變材料的溫度升到足夠高,,聚變反應就能夠實現(xiàn)。利用這種辦法發(fā)生的聚變反應就是我們通常所說的熱核反應,,由此制成的核武器也就叫熱核武器,。太陽其實就是一個巨大的輕核聚變裝置,它由無數(shù)的氫原子組成,,在中心超高溫和超高壓下,,這些氫原子核互相作用,發(fā)生核聚變,,同時釋放巨大的光和熱,。受到太陽的啟示,科學家們早在20世紀30年代就了解了聚變的原理,。 既然如此,,那為什么氫彈的出現(xiàn)要晚于原子彈呢?最根本的原因是,,實現(xiàn)核聚變的條件必須由原子彈爆炸來提供,。根據(jù)計算,實現(xiàn)聚變反應所需要的溫度要在1400萬~1億攝氏度之間,。這樣的高溫在自然界當中不存在,,在實驗室里也無法合成。在就是說,,知道了聚變原理也無濟于事,,仍然制造不出氫彈。直到原子彈爆炸成功以后,,人們這才驚奇地發(fā)現(xiàn),,原子彈爆炸時產生的高溫能夠滿足聚變反應所需要的條件。 于是,,科學家就在氫彈中設計了一個來“點燃”熱核爆炸的起爆原子彈,,并把它稱為“扳機”系統(tǒng),也稱作“初級”,。換句說,,氫彈里面還包括了一個充當“火柴”角色的小型原子彈,它是先發(fā)生核裂變,,再用核裂變創(chuàng)造的條件點燃核聚變,,聚變的這個部分叫“次”級。在輕核當中中,,氫的同位素氘和氚的原子核間的斥力最小,,因此就被選作氫彈的裝料,氫彈的稱謂也就由此而來,。 我們看,,制造核武器,原子彈是必經的一步,,在這個問題上是沒有什么跨越式發(fā)展可言的,。所以,對于國際社會的防擴散努力來說,,最重要的是要控制源頭,,把好入口關,這就是裂變材料,。得不到裂變材料,,就制造不出原子彈,而沒有原子彈,,也就沒有氫彈,。 |
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