核燃料棒用什么点燃(通往毁灭之门的钥匙——铀浓缩为什么是核武器制造绕不开的坎儿？)

核武器主要分为原子弹、氢弹、中子弹，这三个层次基本上是属于不断向上进化的过程，但是不管如何，掌握核武器技术的最基础功课就是制造原子弹，原子弹都造不了，就不用去扯什么热核武器了，所以所有挤破了头想入职核俱乐部的国家想方设法都要制造原子弹。原子弹主要分为枪式和内爆式两种，内部核装药也分为铀235和钚239两种，铀235和钚239基本上就属于相生相伴的蛋和鸡关系（铀235烧完就衰变出钚239），因此不管是制造铀弹还是钚弹，都必须进行铀浓缩。

（两种原子弹构造）

如果想要制造出合格的铀弹，首先必须拥有丰度在90%以上的武器级铀235原材料，然而获得这一切的道路却充满了崎岖坎坷。在天然铀矿石中，铀235的含量只有0.7%，而它的兄长铀238却超过99%，因为铀238只能使用快中子进行核裂变，但是铀238本身裂变后却只能产生慢中子，链式反应不可持续，因此不能用来制造核武器，所以也被科学家们嘲讽。要获得合格的武器级铀235，所以必须将贫铀与真正的铀235进行分离提纯，不断提高铀235的丰度。

（铀矿石和提炼后的高纯度铀块）

目前分离铀235和铀238主要有气体扩散法、气体离心法、激光浓缩法、溶剂萃取法、气体动力学分离法这几种主流方式，而使用最广泛和技术相对简单的当属气体扩散法和离心法，这两种方法都是利用六氟化铀气体中铀235重量比铀238更轻的原理来进行二者分离浓缩。但是气体扩散法需要使用1000级以上的扩散膜组合串联，工厂面积大，耗电量大的吓人，因此气体扩散法已经成为了落后产能的象征，逐步被世界所淘汰出。现在使用最多也最成熟的方法就是离心法，利用高速离心机旋转将更重的铀238一步步甩出去，从而不断提高铀235的丰度。

（铀浓缩离心机原理）

气体离心法虽然消耗的电能小一些，但是要制造出武器级铀235，差不多也需要消耗一个中等城市的用电量，再加上工厂建设、科技支出、大量人员工资等等绝对是一笔海量的费用。而且高丰度的铀浓缩并不是和我们想的那样，它对于高精密、大功率离心机的制造有很高的要求，铀浓缩离心机具有高度真空、超高转速、超长寿命、极度耐腐蚀等特点，制造难度相当大，目前实现了铀浓缩离心机工业化生产的只有欧洲Urenco公司以及俄罗斯Rosatom公司和中核集团，绝大部分国家目前并不具备高精密离心机的制造能力。

（伊朗国产铀浓缩离心机）

也正是因为铀235的提纯浓缩投入和技术难度都特别大，伊朗从2005年开始先后投产Fordo和Natanz两座铀浓缩工厂，最高时有接近2万台离心机，规模不可谓不大。但是到2015年国际原子能机构进行核查后发现，伊朗花费10年时间，最后也只制造出50公斤丰度在20%左右的民用级铀235，离原子弹还差的太远！

（伊朗铀浓缩工厂）

既然制造铀弹困难这么大，那么不妨试试钚弹？钚弹的原材料是丰度在90%以上的钚239，而钚239只需要使用民用反应堆的低纯度铀棒燃烧使用后就能衰变形成，难度一下子从炼狱级变成了新手村，那么是不是可以打着民用核电站的名头偷偷进行钚239的积累从而制造钚弹呢？

（民用级低丰度核燃料棒）

too young,too simple！目前民用核电站所使用的都是轻水反应堆，而轻水反应堆的铀棒燃烧后虽然会生成钚239，但是更多的却是它的哥哥钚240，钚240脾气非常暴躁，一不注意就会发生自发裂变，如果一不小心混入高丰度钚239中，那么很有可能就会发生自行核爆炸，所以如果使用轻水反应堆的钚废料来制造钚弹，必须将钚240从钚239中剔除，而这两者只相差一个中子，提纯难度比铀235和铀238更大，基本没有实现可能性！所以像日本轻水反应堆积累的钚废料（乏燃料）永远只能是反应堆级钚（钚-240含量超过7%），不管是30吨还是300吨，都没有可能制造出原子弹，这个谣言可以终止了！

（日本累积了数十吨轻水堆乏燃料，不过只是垃圾而已）

要制造出钚弹所需要的武器级钚（钚-240含量小于7%），首要条件就是建造重水反应堆，重水慢化剂可以阻止钚239吃进多余的中子而变成钚240，因此重水反应堆产生的乏燃料当中的钚240含量极少，是生产高丰度武器级钚239的良好原材料。虽然钚239的提纯难度也不小，但是相比铀235来说依旧要简单不少，德黑兰附近的阿拉克重水反应堆就是伊朗两手打算的最佳验证，铀弹不同，就换钚弹，想的确实挺美的。

（1958年，我国第一座重水反应堆进行临界试验）

不过在伊核问题谈判中，诸如美俄英法这些老牌核武国家早就洞穿了伊朗的心思，2015年签订的伊核协议中，第一项就是伊朗停止提炼丰度在5%以上的铀235，离心机数量从1.9万台减少至6104台，铀弹计划凉凉。第二项就是改造阿拉克重水反应堆用于民用，不再作为生产钚239的工具，钚弹计划GG。双管齐下，基本上从源头材料关口堵死了伊朗发展核武器的美梦！

（伊朗阿拉克重水反应堆）

虽然伊朗人放弃了核武研制，但是美国人显然并不肯罢休，随着美国单方面撕毁伊核协议并重启制裁，伊朗肯定会以提高离心机数量和重启阿拉克重水反应堆针锋相对，未来中东地区形势依然风云莫测，大有风雨欲来风满楼的架势，是和平还是战争，我们拭目以待！