伊朗能否建造核武器?科学的观点 2017-06-07 16:21:03

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令人担忧的是,伊朗正在发展核武器据我们所知,这种发展可能导致以色列发动单方面军事打击,造成各种不可预测的后果

当然,伊朗是核武器的签署国不扩散条约 - 与许多其他中东国家不同 - 迄今为止国际原子能机构(IAEA)没有发现伊朗核武器发展的直接证据我不知道伊朗是否在发展核武器 - 或者,如果它是的,为什么另一方面,我可以提供一些背景知识为什么国际原子能机构和许多国家如此关注伊朗的核野心伊朗在西南城市布什尔以外的第一座核电站于去年开放它已经开始为国内电网供电第二座发电厂的建设正在布什尔北部的Darkhovin进行,该国点缀着核研究设施,最重要的是德黑兰核研究中心然而,原子能机构特别关注的是位于德黑兰南部的纳坦兹和福尔托的铀浓缩设施

为了理解为什么浓缩设施在国际社会中引起恐慌,我们必须了解核燃料富集过程我将从一些物理和化学开始我们在自然界中发现的化学元素通过其原子核中的质子数量彼此区分每个特定元素的每个原子在其核中具有相同数量的质子但它是并非那么简单:大多数化学元素实际上由一系列不同的核同位素组成

同一化学元素的同位素在它们的原子核中具有相同数量的质子,但不同数量的中子我们可以通过识别我们所说的同位素来指定同位素核中质子和中子的总和数量因此,例如,自然发生ng钾由同位素钾-39,钾-40和钾-41组成,相对丰度分别为9326%,001%和673%

这些数字意味着9326%的天然钾由钾-39组成,所有三种钾同位素具有几乎完全相同的化学性质,但它们的核完全不同为什么这很重要

因为同一元素的不同同位素可以具有与其他钾同位素不同的特性,钾-40是放射性钾是所有生物体的必需成分,而我们体内的钾-40核辐射约占四分之一我们的自然背景辐射剂量这使我们回到核能自然发生的铀由993%铀-238(U-238)和07%铀-235(U-235)组成,在这两者中,只有U-235经历核裂变 - 利用低能中子将原子分裂产生大量能量(当用高能中子轰击时,U-238会裂变,而其他铀原子核的裂变不足以维持核链因此,大多数核电厂需要铀燃料在U-235中“富集”

这意味着相对于U-238,铀中铀-235的相对浓度增加到35%-5%

另一方面,核武器需要U-235集中到更高的水平 - 80%或更高的低浓缩核燃料不能像核武器一样爆炸为了实现这种浓缩,那么,必须找到一种方法将U-235相对于U-238进行浓缩这是一项非常困难的任务,因为人们不能使用化学过程来区分这两种同位素核工业现在已经开始采用离心浓缩技术作为分离U-的最经济的方法

235和U-238在这个过程中,铀 - 六氟化物 - 一种加工过的气态铀 - 在金属圆筒(离心机)中极快地旋转

由于U-235比U-238稍轻,它往往会聚集在圆筒的中心,在那里被撇去一个离心机的输出被送入另一个,每个离心机略微提高U-235与U-238的比例

继续该过程直到获得所需的浓缩度监测浓缩水平是这对于该计划的运营者和国际原子能机构等外部观察员来说至关重要 幸运的是,由于U-235和U-238的核性质不同,富集水平可以非常容易地测量U-235的放射性比U-238大10倍,并且U-的伽马射线模式235与U-238非常不同

这两个特征的结合使得很容易确定两种同位素的相对浓度

国际原子能机构通过放置在装有浓缩铀的容器外的设备,输入铀和剩余的尾部来实现这一点

在这个过程中,我发现伊朗正在将燃料浓缩至20% - 而不是电力生产所需的5% - 非常令人担忧虽然浓缩至20%的铀不会成为有效的核武器,但这可能是他们正在测试的一个迹象他们制造武器级铀的程序另一方面,一些用于制造医用放射性同位素的研究反应堆需要20%浓缩铀这是伊朗为生产高浓缩铀而给出的铀的原因尽管如此,任何能够富集足够量的铀以制造核燃料的工厂都可以配置为将铀浓缩至80%

只需通过离心机序列进料即可达到所需的浓度因为达到80%浓缩是最复杂的制造核武器的困难部分,未申报的浓缩设施代表了核武器计划最强大的技术指标 - 这也是原子能机构密切监测的原因伊朗拥有世界第二大天然气储量,足以满足该国的国内电力需求几个世纪此外,政府购买核燃料相对容易(尽管有条件,例如要求允许对所有核设施进行快速检查)在我看来,伊朗没有必要建造自己的浓缩工厂尽管如此,现在这些设施已经建成,对国际原子能机构来说已经很容易了(如果获得准入)确定所生产的核燃料的浓缩程度,并确保这与进入工厂的天然铀的数量相匹配这样他们就可以检测是否有任何铀被转移到其他未公开的计划中

因此,至关重要的是,原子能机构视察员继续被允许进入伊朗的核设施