伊朗到底有没有核武器?为什么核燃料提纯那么困难?

军武吐槽君


伊朗没有核武器,这是现实,是伊朗所焦虑的,也是美国和西方国家所害怕的,更是联合国所禁止的。伊朗退出伊核协议以后,能不能造出核武器也是一个大文号,因为这么多年了,伊朗搞来搞去也没搞出来,核武器的研制不是那么简单的一回事,二战后至今也只有九个国家拥有核武器,南非浅尝辄止。


提炼80%浓度以上的高浓缩铀需要大量的铀矿,而铀的传播是在联合国监管之下,且按照核不扩散条约的规定,伊朗也很难得到巨量的铀矿。

而且提炼铀235必然需要工业用离心机,工业用离心机转速被控制在600转/分钟,严格限制了高浓缩铀的提炼进度。离心机是有核国家所禁止外传的,绝大多数国家依靠自己很难研发出来。除去铀浓缩技术,重水反应堆的建造也是难题。伊朗已经建立了自己的重水反应堆,但是很不成熟,伊朗花费数十年,上千台离心机,也只得到了30多公斤丰度20%的核武器原料,距离80%的武器级高浓缩铀还有很大差距。


标枪防务


伊朗如果有能力生产原子弹那么美国也不会做出一副要开战的准备,那些被打的国家没有一个是有核武器的,有核武器他又打过哪个?虽然原子弹的原理很简单,然而从理论变成实物跨着好几个地月距离,在核燃料武器级提纯这个步骤几乎可以卡死全世界90%的国家,靠洗衣机是得不到高纯度浓缩铀的,所以原子弹真的不是随随便便就能搞出来的。下图为用于浓缩铀的离心机工厂


原子弹包括以铀-235为装药的“铀弹”和以钚-239为装药的“钚弹”,当年投掷在广岛的“小男孩”就是枪爆式铀弹,而投掷在长崎的“胖子”为内爆式钚弹,他们的装药浓度都在93%以上。如果是铀弹,那么需要直接将铀提纯到武器级,也就是93%以上,如果是钚弹那么需要用重水堆产生钚-239再进行后处理。拿到铀矿石之后首先要进行筛选和破碎,之后是的步骤是铀矿→重铀酸铵→纯净铀氧化物(黄饼),纯净铀氧化物→硝酸铀→三氧化铀→二氧化铀→四氟化铀→六氟化铀,为什么要生成六氟化铀呢?因为铀的提纯需要在气态下进行,而六氟化铀常温下为固态,只需要加热到54.7度就可以直接升华为气态,固气转换方便且要求低,无论是运输还是提纯都比较方便。下图为“黄饼”,铀氧化物的含量达到80%以上,是制备浓缩铀的一种中间产物



然而生成六氟化铀只是铀浓缩的开始,因为这里面只有大概0.7%左右是铀-235,剩下的都是没用的铀-238。目前对铀浓缩主要有2种方式:气体离心法和气体扩散法

气体离心法是大家比较熟悉的,就是用离心机不断的“甩”,将质量较大的六氟化铀(铀-238)“甩”到相对较外的位置,而质量相对较小的六氟化铀(铀-235)留在较中心的位置,这样就可以分离出含“铀-235”的六氟化铀。这种方法耗能比较小,整体效率相对较高,目前世界上大多数都是采用气体离心发进行铀浓缩



但是如果只是提纯核电站用3%-5%的浓度还好说,但是如果想要提纯90%的武器级浓度那么是难上加难,因为这种级别的浓度对离心机要求极高,而且还需要多级串联逐级分离,如果单机功率不够那么串联后也分离不出高浓度的铀-235。上万台高性能离心机24小时连轴转可能一个月才能分离出1枚铀弹所需要的35-40公斤浓缩铀。而且这种级别的离心机不是谁都能买到,它属于管制品,技术只掌握在少数几个国家。伊朗目前的离心机技术可能是趁苏联解体时的加盟共和国手中拿到的,自己之后也发展了几个型号的离心机,但是推测也只能达到提纯20%水平,距离核武器90%级别的相差非常巨大。下图为伊朗媒体曝光的国产IR4和IR6离心机



再一种就是气体扩散法,也是成熟的一种浓缩铀技术。简单来说因为同温度下质量越大的气体分子跑的越慢,铀-235质量相对铀-238要小,这样可以更快的通过扩散膜,这样就可以将铀-235纯度提高一点。


但是气体扩散法效率比较低,一般要经过1200-1500次才能将浓度提升至5%左右,提纯到90%级别的是要花费很多的时间。而且气体扩散法耗能极大,甚至要专门配套发电厂保障电力供应。下图为美国橡树岭的气体扩散工厂,电力需求量是气体离心法的将近10倍。对伊朗来说这和负担非常大,美国在冷战期间核燃料提纯使用了国家发电量的7%

而伊朗目前没有可用的成熟重水堆,只能发展“铀弹”。但是就伊朗现有的提纯水平还不太可能直接发展可用原子弹,而且即便总装出原子弹也要进行试爆得出爆炸数据,否则并不能论证自己的核武器技术。


雏菊西瓜Peterpan


核武器常用的核燃料是铀。把铀从矿石中提炼出来比较容易。矿石中体检出来的铀主要是铀238,而核武器使用的是铀235,在铀中的含量只有0.71%.

铀235只比铀238少三个中子,化学性质一样,所以使用化学方法分离铀235和铀238就不可行了。

由于铀235比铀238少三个中子,铀235比铀238轻1%,理论上可以用离心机分离,但是单个铀原子重量轻,本身差异又小,所以一个离心机只能粗粗的把放进去的铀原子分两堆,取轻的那堆放第二个离心机,最后要得到武器级铀需要几千个离心机协同工作。这几千个离心机要质量稳定,配合默契,还要躲着别的国家,别被发现,有这个能力的国家不多。中国也才在2010年左右才做到用离心机批量生产铀235.


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