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(jìn)行中。在闡述為何要對伊朗動(dòng)武時(shí)，美國與以色列都會(huì)將阻止伊朗擁有核武器列為關(guān)鍵原因。而在過去十多年里，關(guān)于伊朗的核計(jì)劃，國際原子能機(jī)構(gòu)IAEA的反復(fù)監(jiān)察里，也經(jīng)常會(huì)在伊朗進(jìn)行鈾濃縮需要警惕，到?jīng)]有證據(jù)顯示伊朗嘗試制造核武器之間搖擺。

不時(shí)引發(fā)關(guān)注的伊朗鈾濃縮計(jì)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(fù)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(jì)才被人們發(fā)掘——鈾的核裂變反應(yīng)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(zhì)量不同，離心即可將更輕的鈾235分離出來。

但要實(shí)現(xiàn)卻有很多技術(shù)難題。

分離鈾235，一般需要將鈾先轉(zhuǎn)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(gè)化學(xué)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(xué)家發(fā)明，高度惰性，歷史上的第一個(gè)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(zhì)量差別很小，濃縮鈾還需要極高轉(zhuǎn)速的離心機(jī)。

而這也是為什么涉及伊朗核計(jì)劃，經(jīng)常會(huì)提到伊朗有多少離心機(jī)。

伊朗最早在90年代獲得了一種巴基斯坦離心機(jī)P-1的設(shè)計(jì)。就核擴(kuò)散而言，巴基斯坦是一個(gè)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(jī)。伊朗生產(chǎn)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(shí)，離心機(jī)轉(zhuǎn)速從每分鐘5萬到10萬轉(zhuǎn)不等，制造這樣的離心機(jī)會(huì)用到高強(qiáng)度鋁合金等特殊材料，這也是為什么離心機(jī)、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(diǎn)是它為什么要濃縮鈾。

伊朗一直堅(jiān)稱是為了使用核能，但美國、以色列卻堅(jiān)決認(rèn)為伊朗是為了制造核武器。

而這也是開始進(jìn)入灰色地帶的節(jié)點(diǎn)。

核電站所需的鈾，與核武器的鈾，都要經(jīng)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(shí)不受控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。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(dāng)然，如果愿意犧牲體積，那么更低一點(diǎn)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(jì)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(yuǎn)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(shè)施前，IAEA核實(shí)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(jìn)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(jīng)有核武器的國家，全世界沒有任何一個(gè)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(gè)結(jié)論。而且，核不擴(kuò)散條約也只禁止生產(chǎn)武器級鈾，即便伊朗生產(chǎn)大量民用不需要的60%鈾235，仍然沒有違反核不擴(kuò)散條約（伊朗、美國都是最早簽署的國家之一）。

這一切都導(dǎo)致伊朗的核計(jì)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(shí)期簽署的伊朗核計(jì)劃協(xié)議后。

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

而當(dāng)時(shí)，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(gè)IR-1與1000個(gè)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(yùn)到了俄羅斯。

但在美國撕毀協(xié)議后，到2022年5月，IAEA估計(jì)伊朗恢復(fù)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(shí)已增加到400千克。

離心機(jī)方面，25年6月時(shí)不僅有4000臺IR-4，還有3000臺IR-6。注意這些離心機(jī)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(shí)經(jīng)常指責(zé)協(xié)議只涵蓋15年，這確實(shí)是事實(shí)，但另一個(gè)事實(shí)是，在協(xié)議被特朗普單方面撕毀后，伊朗在更短的時(shí)間濃縮了更多高濃度鈾，而且由于技術(shù)水平的進(jìn)步，如果選擇制造核武器，理論上所需的時(shí)間更短了。

而在25年6月發(fā)動(dòng)對伊朗核設(shè)施的打擊后，特朗普對伊朗核計(jì)劃的描述從徹底被摧毀，轉(zhuǎn)變到了現(xiàn)在需要再度發(fā)動(dòng)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(jì)劃。

一般來說，高濃度鈾在一個(gè)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(gè)有至少400千克高濃度鈾的地方發(fā)動(dòng)戰(zhàn)爭，最好能確定戰(zhàn)爭結(jié)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(shí)間的描述已經(jīng)從“兩三天”，“一直覺得會(huì)是四個(gè)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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