鈾是如何濃縮的？伊朗是否在嘗試制造核武器？

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美國與以色列針對伊朗的軍事打擊仍在進行中。在闡述為何要對伊朗動武時，美國與以色列都會將阻止伊朗擁有核武器列為關鍵原因。而在過去十多年里，關于伊朗的核計劃，國際原子能機構IAEA的反復監(jiān)察里，也經常會在伊朗進行鈾濃縮需要警惕，到沒有證據(jù)顯示伊朗嘗試制造核武器之間搖擺。

不時引發(fā)關注的伊朗鈾濃縮計劃到底是怎么回事？它是否在嘗試制造核武器？

真相恐怕比你想的更復雜。

鈾是一種具有天然放射性的金屬，最早于1789年被發(fā)現(xiàn)。不過這種金屬的巨大作用與威力要到20世紀才被人們發(fā)掘——鈾的核裂變反應可以提供核能，這既可以是提供清潔能源的核電站，也可以是破壞力巨大的核彈。

鈾有多種同位素，天然鈾礦里最多的是鈾238，但核裂變需要的是鈾礦里更稀少的鈾235，天然鈾里只有0.7%的鈾235。

因此，無論是發(fā)展核能還是制造核彈，都需要濃縮鈾，也就是提取高濃度的鈾235。

濃縮的原理很簡單：鈾235與鈾238質量不同，離心即可將更輕的鈾235分離出來。

但要實現(xiàn)卻有很多技術難題。

分離鈾235，一般需要將鈾先轉化為氟化鈾這種氣體。可是氟化鈾是最具腐蝕性的氣體，如何防止氟化鈾腐蝕容器、逃逸就是巨大挑戰(zhàn)。

該挑戰(zhàn)通過你家廚房里的一個化學發(fā)明完成了突破：制作不粘鍋的特氟龍。

特氟龍于1938年由杜邦公司的科學家發(fā)明，高度惰性，歷史上的第一個用途就是在曼哈頓工程里作為接觸氟化鈾的容器涂層。

解決了氟化鈾的腐蝕性問題，由于鈾235的低含量以及與鈾238的質量差別很小，濃縮鈾還需要極高轉速的離心機。

而這也是為什么涉及伊朗核計劃，經常會提到伊朗有多少離心機。

伊朗最早在90年代獲得了一種巴基斯坦離心機P-1的設計。就核擴散而言，巴基斯坦是一個重要源頭。

之后，伊朗也研發(fā)了多代性能比P-1更優(yōu)的離心機。伊朗生產的P-1代號為IR-1，后續(xù)有IR-2，IR-4，IR-6，以及IR-9。

濃縮鈾時，離心機轉速從每分鐘5萬到10萬轉不等，制造這樣的離心機會用到高強度鋁合金等特殊材料，這也是為什么離心機、特殊鋁材等都是美國對伊朗制裁的絕對核心。

伊朗顯然多年來都在提升鈾濃縮的能力，也在濃縮鈾。但爭議焦點是它為什么要濃縮鈾。

伊朗一直堅稱是為了使用核能，但美國、以色列卻堅決認為伊朗是為了制造核武器。

而這也是開始進入灰色地帶的節(jié)點。

核電站所需的鈾，與核武器的鈾，都要經過濃縮才能獲得。但是二者在濃縮要求上差異巨大。

核電站燃料需要的鈾235濃度在3-5%即可，而核武器一般需要在90%以上——只有高濃度，才能維持核彈引爆時不受控的鏈式反應。此外，濃度越高，核彈需要的“彈藥”量越少，更容易裝載到發(fā)射載體上。

當然，如果愿意犧牲體積，那么更低一點濃度的鈾235也能用于制造核彈，美國扔下的人類歷史上第一顆核彈，“小男孩”，用了64千克純度80%的鈾235。

令伊朗的核計劃意圖難以判斷的是，它從未濃縮過武器級鈾——鈾235含量超過90%，但它有大量鈾的濃縮程度遠超核電站燃料所需。

除了鈾235含量90%以上被稱為武器級，如果濃度在20%以上就屬于高濃度鈾，伊朗最高做到了60%的濃度。在25年6月美國以色列轟炸伊朗核設施前，IAEA核實伊朗有約400千克濃度60%的高濃度鈾。

這不僅超過了民用核能所需，如果進一步濃縮，這大約能提供10枚核彈所需的“彈藥”。

一方面，除了已經有核武器的國家，全世界沒有任何一個國家像伊朗一樣在濃縮高純度鈾。

但另一方面，伊朗不僅從未制造過90%以上的武器級鈾，也沒有任何證據(jù)顯示它有意圖這么做——IAEA多年來大量檢查都是這個結論。而且，核不擴散條約也只禁止生產武器級鈾，即便伊朗生產大量民用不需要的60%鈾235，仍然沒有違反核不擴散條約（伊朗、美國都是最早簽署的國家之一）。

這一切都導致伊朗的核計劃意圖一直處于模糊狀態(tài)。

頗為諷刺的是，伊朗濃縮鈾的飛速發(fā)展，很多發(fā)生在特朗普單方面退出奧巴馬時期簽署的伊朗核計劃協(xié)議后。

根據(jù)2015年的協(xié)議，15年內，伊朗不能在主要核設施Fordow濃縮鈾，濃縮鈾儲備限制在300千克3.75%鈾235，10年內，只允許在Natanz保留6000個IR-1離心機。

而當時，伊朗有7噸的低濃度鈾（濃度5%以下），200千克20%濃度的高濃度鈾，1.8萬個IR-1與1000個IR-2

在特朗普單方面退出協(xié)議前，伊朗一直遵守了協(xié)議，包括將大部分低濃度鈾與所有高濃度鈾都運到了俄羅斯。

但在美國撕毀協(xié)議后，到2022年5月，IAEA估計伊朗恢復鈾濃縮后已獲得240千克20%濃度鈾與40千克60%濃度鈾，后者如前所述2025年6月時已增加到400千克。

離心機方面，25年6月時不僅有4000臺IR-4，還有3000臺IR-6。注意這些離心機有巨大的效率差異，一臺IR-1一年只能濃縮出6克60%濃度的鈾，一臺IR-6可以濃縮出80克。

特朗普在反對2015年伊朗核協(xié)議時經常指責協(xié)議只涵蓋15年，這確實是事實，但另一個事實是，在協(xié)議被特朗普單方面撕毀后，伊朗在更短的時間濃縮了更多高濃度鈾，而且由于技術水平的進步，如果選擇制造核武器，理論上所需的時間更短了。

而在25年6月發(fā)動對伊朗核設施的打擊后，特朗普對伊朗核計劃的描述從徹底被摧毀，轉變到了現(xiàn)在需要再度發(fā)動軍事打擊來防止伊朗獲得核武器。

但根據(jù)IAEA的評估，伊朗擁有的400千克60%高濃度鈾在之前的軍事打擊后并未被摧毀，也沒有跡象顯示伊朗在重啟核計劃。

一般來說，高濃度鈾在一個有政府管理的地方更安全。很難說伊朗濃縮高純度鈾的目的到底是什么，但對一個有至少400千克高濃度鈾的地方發(fā)動戰(zhàn)爭，最好能確定戰(zhàn)爭結束后，還能找到這些高濃度鈾。

考慮到如今槍響僅兩天，特朗普對戰(zhàn)爭持續(xù)時間的描述已經從“兩三天”，“一直覺得會是四個星期”，到“可能更久”都出現(xiàn)過了，在發(fā)出空襲命令前，似乎沒想太多。

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參考資料

https://theconversation.com/why-the-us-bombed-a-bunch-of-metal-tubes-a-nuclear-engineer-explains-the-importance-of-centrifuges-to-iranian-efforts-to-build-nuclear-weapons-259883

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