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伊朗到底有没有原子弹?上万台离心机,10年才甩

伊朗到底有没有核武器呢?从目前的情况来看,肯定没有的。伊朗每每扬言要制造核武器,更多的是表现出一种态度给美国人看。除此之外,从现有的客观条件来看,伊朗想要制造初级原子弹也是困难重重的。

伊朗到底有没有原子弹?上万台离心机,10年才甩出300公斤浓缩铀

 

根据联合国的伊核协议的限制,伊朗提纯的浓缩铀丰度应当小于3.67%,但伊朗方面不断突破伊核协议限制,已经将浓缩铀丰度提高到了20%。现在伊朗宣称要把目前存有的一部分20%丰度的浓缩铀继续浓缩为93%以上的浓缩铀。成为武器级浓缩铀。

一般情况下,浓缩铀在3.6%只能用于民用的核电站,丰度在20%以上就可以用于军用核反应堆,但要成为武器级的核燃料,需要丰度93%的高浓缩铀。

伊朗到底有没有原子弹?上万台离心机,10年才甩出300公斤浓缩铀

 

制造原子弹需要丰度93%以上的武器级浓缩铀235或浓缩钚239。但提纯武器级的铀235和钚239都不容易。

首先是钚239,需要用重水核反应堆或石墨反应堆生产,铀238吸收反应堆中的中子就变成了铀-239,再经过β衰变转变成钚-239。联合国分析伊朗的阿拉克重水反应堆一年可生产8公斤至10公斤钚-239。在伊核协议2015年7月签署后,伊朗曾将阿拉克重水反应堆芯块移除,并以水泥填充使其无法运行。后来2018年美国退出伊核协议以后,伊朗宣布开始运行阿拉克重水反应堆第二回路。

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但重水核反应生产的钚239的丰度极低,只有3%左右。因此需要进一步提纯至93%才能作为核燃料用于钚原子弹的制造,很耗费时间的。而且重水反应堆也需要浓缩铀作为燃料,因此一切问题最后还要回到浓缩铀的生产。

生产浓缩铀就更不容易了。浓缩铀的生产有两种方式,一种是我们熟悉的离心机,另一种是气体扩散法。在冷战时期,核大国以及我们中国都使用气体扩散法生产浓缩铀,优点是产量大,可以轻易就获得上百吨的武器级浓缩铀。气体扩散法的最大缺点耗电量巨大,美国曾统计,在冷战时期的60年代,美国全国有17%的电能用于供应气体扩散核工厂,美国在60年代中期的年发电量为1700亿千瓦时,7%的耗电量大约为2900亿千瓦时,这要比伊朗目前的发电量还要多。因此一般的小国根本无法承担这种耗电量。

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图片上面是伊朗核电站运行的流程图,下面图是原子弹制造的流程图。左边是钚原子弹,右边是铀原子弹。

所以,低水平的搞核武器的国家都使用耗电量较低的离心机。但离心机的产量比较小,伊朗有上万台离心机,甩了十年才提纯出300公斤丰度3%的浓缩铀。在2015年7月14日,伊朗与伊核问题六国(即中国、美国、英国、法国、俄罗斯和德国)达成《伊核问题全面协议》,这份协议最重要内容就三条:要求伊朗的浓缩铀储量不得超过202.8公斤,要把铀浓缩水平限制在3.67%以下,离心机的数量削减三分之二,从大约19000台减少至6000台。在美国撕毁伊核协议以后,伊朗又加紧建设新的离心机工厂。

伊朗到底有没有原子弹?上万台离心机,10年才甩出300公斤浓缩铀

 

铀矿石的来源,也是一个需要解决的大问题,按照目前一般水平的200吨铀矿石提炼1公斤浓缩铀的理论数据,伊朗想要提炼出20公斤的93%丰度的武器级浓缩铀,就至少要有4000吨铀矿石。伊朗的铀矿石产量并不高,需要大量进口。全世界每年出口铀矿的国家就那么几个,早就被盯得死死的。伊朗想要在大家眼皮子底下搞一些铀矿来练,美国第一个不答应。

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伊朗在2019年8月19日前的浓缩铀储量为3.6%丰度的241.6公斤,到2020年,伊朗储存的低丰度浓缩铀总量增至372.3公斤。伊朗在今年4月份开始提纯60%的浓缩铀。生产速度为每小时9克,对,你没看错,每小时9克。

而且去年伊朗的新浓缩铀厂房被以色列给爆炸破坏了,因此伊朗的浓缩铀生产受到了很大的阻碍。再加上去年伊朗首席核科学家在首都郊外光天化日下被暗杀干掉的。这都严重说明伊朗在安全保卫工作方面的巨大漏洞。

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即使是有了60%丰度的浓缩铀还不足以制造原子弹,还需要进一步提纯至93%的武器级浓缩铀。按照这个生产速度,伊朗需要一年以上时间才能搞出满足一颗最小当量原子弹(5000吨)的浓缩铀。

纯铀235的金属球在中子反射层里面的临界最小质量需要15公斤,但实际得20多公斤,每小时9克的60%浓缩铀,再加上进一步浓缩的时间,伊朗需要昼夜不停地铀浓缩五个月。按广岛小男孩的核燃料利用效率,这枚核弹的威力也就五千吨TNT。

伊朗到底有没有原子弹?上万台离心机,10年才甩出300公斤浓缩铀

 

尽管钚原子弹的制造技术相对容易,但钚原子弹缺点太多了,例如有剧毒,储存和运用极其麻烦,必须建立完整的后续处理厂和安全程序,对参与人员的身体伤害也更大。而且发展前景不如铀原子弹有优势。铀原子弹的运行更稳妥,而且可以做氢弹的核扳机,还可以做成加强型原子弹,因此有雄心壮志的国家一般是要搞铀原子弹。