问科学家:伊朗和核弹:需要考虑的一些因素

2021年1月6日|上午10:28
艾略特Negin
资深作家

伊朗政府刚刚宣布,已经恢复在福尔多核设施进行高达20%的铀浓缩,这可能使伊朗更接近有能力制造核弹。

自从特朗普总统单方面退出伊朗核协议并重新实施严厉的经济制裁以来,这只是美国和伊朗之间针锋相对的最新一次挑衅。根据核协议的条款,德黑兰只能将铀浓缩到3.67%,远低于核装置所需的门槛,而且福尔多工厂不允许进行浓缩。

埃德温·莱曼,UCS核能安全主任,是国际公认的核扩散和核恐怖主义专家。

周一的声明并不完全出人意料,因为伊朗议会最近通过了一项法案,批准浓缩铀,以敦促欧洲放松制裁。此举还将给当选总统拜登施加压力。拜登曾表示,他愿意重新加入伊核协议。

为了更好地理解伊朗打算将铀浓缩至20%的后果,我提出了一些问题埃德温·莱曼他是忧思科学家联盟的物理学家。188金宝博以下是我与莱曼博士的谈话记录。

EN:首先,让我们从基础开始。浓缩铀到底是什么?

埃尔:自然环境中存在的铀主要由两种同位素组成,这两种同位素是同一元素的不同原子量的变体:铀-238和铀-235。天然铀含有99%以上的铀-238和不到1%的铀-235,可以用于某些类型的核反应堆,但不能用于最常见的类型——轻水反应堆。它也不能被用作核武器的燃料。

为了获得可用于轻水反应堆或核武器的铀,必须经过一种称为浓缩的化学过程,该过程会增加铀-235的相对含量。轻水反应堆通常使用浓缩到3%到5%铀235的铀。核武器通常使用纯度为90%的铀-235。然而,用低得多的铀-235制造核弹是有可能的,可能只有10%左右。

浓缩是一个复杂而困难的过程,因为它必须分离两种重量非常接近的同位素。目前最先进的浓缩技术被称为气体离心机。工业规模的浓缩工厂可能有数万台离心机连接在一起。设计用于生产核反应堆燃料的民用浓缩工厂可以很容易地重新配置,以生产用于核武器的材料。正因为如此,此类设施存在核扩散风险,需要严格保障。

各国也可以使用钚来制造核弹,但没有迹象表明伊朗拥有大量钚。

EN:正如你们所知,刚刚有报道称,伊朗科学家在离心机中装载了超过285磅的铀,将其浓缩到20%的铀-235。这是什么意思?这值得关注吗?

20%的铀235临界值是“低浓缩铀”(LEU)和“高浓缩铀”(HEU)之间的分界线。20%的铀浓缩度被认为是制造核武器所需要的最低浓缩度,因为所需的铀数量和将其转化为高当量武器的难度会随着浓缩程度的增加而急剧增加跌至20%以下.国际原子能机构认为高浓铀是“直接用于”核武器的材料,对其生产和储存的保障措施比低浓铀严格得多,但请记住,20%并不是武器可用材料和非武器可用材料之间的神奇分界线。正如我前面提到的,用纯度低至10%左右的铀来制造核弹是有可能的——尽管可能非常困难。

20%也很重要,因为一个国家拥有略低于20%的浓缩铀库存和一个固定规模的浓缩设施,与只拥有3.67%的浓缩铀相比,能够生产一定量的90%的高浓缩铀的速度快了近四倍,这是伊朗核协议——官方称为联合全面行动计划——允许伊朗储备的材料。但在实际操作中,这一差别可能并没有那么大,这取决于铀浓缩设施的规模以及铀浓缩的目标。考虑一个国家在炸弹设计上的先进程度,以及它想要生产的武器的数量和类型也很重要。我想再次强调,伊朗没有必要像许多新闻媒体误导性地报道的那样,把铀浓缩到90%来制造核武器。

问:那么伊朗距离生产足够的浓缩铀来制造核装置还有多远?

埃尔:像任何拥有大规模铀浓缩设施的国家一样,伊朗有能力在相对较短的时间内生产用于核武器的浓缩铀。伊朗核协议的主要目标之一是,一旦伊朗决定这样做,将“突破”时间从几周延长到至少一年。伊朗生产足够的裂变材料来制造浓缩铀或钚核武器。为了实现这一目标,该协议限制了伊朗部署的离心机的数量、容量、铀原料的浓缩和数量,并对其在核反应堆中生产钚的能力进行了其他限制。由于伊朗系统性地违反了这些限制,以回应特朗普总统不明智的退出协议,它缩短了突破时间。我的猜测是,如果伊朗真的需要超过一年的时间,那么在这一点上,它可以在不到12个月的时间内制造出核装置。但朝鲜目前计划浓缩285磅铀,可能还不足以提供制造核武器所需的高浓缩铀。

问:即将上任的拜登政府将如何应对这一最新进展?

埃尔:幸运的是,现在缓和局势还为时不晚。拜登政府应尽快重新加入伊核协议,并尽一切努力扭转特朗普放弃该协议所造成的损害。美国应该履行协议,伊朗应该恢复履行义务。