铀浓缩 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、氢弹和中子弹。这三个层次基本属于不断向上进化的过程。但是，掌握核武器技术最基本的一课就是制造原子弹。原子弹造不出来，就没必要拉热核武器。所以所有挤破头想加入核俱乐部的国家都想尽办法制造原子弹。原子弹主要分为枪型和内爆型，内部的核弹也分为铀235和钚239。铀235和钚239基本属于蛋鸡关系(铀235燃尽钚239衰变)，所以无论是制造铀弹还是钚弹，都必须进行铀浓缩。

要想生产合格的铀弹，必须有丰度在90%以上的武器级铀235原料。然而，获得所有这些材料的道路充满坎坷。天然铀矿石中，铀235的含量只有0.7%，而其哥哥铀238的含量在99%以上，因为铀238只能用快中子进行核裂变，而铀238裂变后只能产生慢中子，链式反应不可持续，所以不能用来制造核武器，所以也受到科学家的嘲讽。为了获得合格的武器级铀235，有必要将贫化铀与真正的铀235分离纯化，并不断提高铀235的丰度。

目前分离铀-235和铀-238的方法主要有气体扩散法、气体离心法、激光浓缩法、溶剂萃取法和气体动态分离法。最广泛使用和相对简单的技术是气体扩散和离心。这两种方法都利用六氟化铀气体中铀-235比铀-238轻的原理来分离和浓缩它们。但是气体扩散法需要串联使用1000多个扩散膜，工厂面积大，耗电吓人。因此，气体扩散法成为产能落后的标志，逐渐被世界淘汰。目前应用最广泛、最成熟的方法是离心法，通过旋转高速离心机将较重的铀238逐级甩出，从而不断提高铀235的丰度。

气体离心法虽然消耗电能少，但是要生产武器级铀235，还需要消耗一个中等城市的用电量。另外，工厂建设、科技支出、大量人员工资等等肯定是一笔巨大的开支。而且，高丰度铀浓缩并不是我们想象的那样。它对高精度、大功率离心机的制造有很高的要求。铀浓缩离心机具有高保真空、超高速、长寿命、极耐腐蚀等特点。制造起来相当困难。目前，只有欧洲铀浓缩公司、俄罗斯罗莎姆公司和中国核工业集团公司实现了铀浓缩离心机的工业化生产。目前大多数国家都不具备高精度离心机的制造能力。

正是由于铀235提纯和浓缩方面的巨大投资和技术难度，伊朗自2005年以来已投入运行两座铀浓缩工厂，即福多和纳坦兹。离心机最大数量接近2万台，规模不小。但经过国际原子能机构2015年的核查，发现伊朗用了10年时间才生产出50公斤的民用级铀235，丰度在20%左右，与原子弹相差甚远！

既然做铀弹这么难，为什么不试试钚弹呢？钚弹的原料是丰度在90%以上的钚239，钚239用民用反应堆的低纯度铀棒燃烧后可以衰变，难度突然从炼狱级别变成新手村，那么有没有可能以民用核电站为名秘密积累钚239制造钚弹？

太年轻，太简单！目前所有民用核电站都使用轻水反应堆。虽然轻水反应堆的铀棒燃烧后会产生钚239，但更多的是它的兄弟钚240。钚240脾气很暴躁，不注意就会自发裂变。如果不小心和高丰度钚239混在一起，极有可能发生自发核爆炸。因此，如果轻水反应堆产生的钚废料被用于制造钚弹，必须从钚239中去除钚240。所以日本轻水反应堆积累的钚废料(乏燃料)只能是反应堆级钚(钚-240含量超过7%)，无论是30吨还是300吨都不可能生产出原子弹。这个谣言是可以制止的！

要生产钚弹所需的武器级钚(钚-240含量低于7%)，首要条件是建造重水反应堆。重水慢化剂可以防止钚-239吃掉多余的中子，变成钚-240。因此，重水反应堆产生的乏燃料含有非常少的钚-240，这是生产高丰度武器级钚-239的良好原料。钚-239的提纯虽然不难，但还是比铀-235简单很多。德黑兰附近的阿拉克重水反应堆是伊朗双管齐下计划的最好证明。如果铀弹不一样，钚弹会被替换，真的很美。

然而，在伊朗核问题的谈判中，美国、俄罗斯、英国、法国等老牌核武器国家已经渗透到伊朗的脑海中。在2015年签署的伊朗核协议中，伊朗停止提炼丰度超过5%的铀235，离心机数量从19000台减少到6104台。铀炸弹计划很酷。第二个是改造阿拉克重水反应堆民用，不再作为生产钚239的工具，钚弹计划GG。双管齐下，从源头物质屏障上基本堵死了伊朗发展核武器的梦想！

虽然伊朗人放弃了发展核武器，但美国人显然拒绝放弃。随着美国单方面撕毁伊朗核协议并重启制裁，伊朗肯定会通过增加离心机数量和重启阿拉克重水反应堆来对抗对方。中东局势未来仍不可预测，大风雨将至。不管是和平还是战争，我们拭目以待！