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核能科普知识
是核武器还是核电站?教你看穿核设施真面目
时间:2010年01月25日 来源:国际能源网 点击量: 分享:
    武器核查人员如何判断一个国家在制造核武器还是在建设核电站?美国《大众科学》杂志网站日前载文指出,区别核武、核电的关键要素,是看铀浓缩的情况。

    据《大众科学》报道,很多人认为伊朗核计划的目的是制造核武器,而伊朗称所有核设施只有一个目的——利用核能发电。

    那么,武器核查人员如何才能了解真相?其考察重点是一个国家对铀的供给和处理方式。

    仅仅1磅(约453.6克)重的核燃料产生的能量,就相当于燃烧300万磅(约136万公斤)煤炭。在利用核燃料能量之前,必须对铀进行“浓缩”(提纯),提高不稳定同位素——铀235(U-235)的浓度,这样在核裂变过程中,就会释放出巨大能量。最常见的铀浓缩设备是气体离心机。气体离心机可以提醒武器核查员,核设施内是否存在“不良企图”。

    核电站核反应堆只需3%至5%的U-235,而要生产核武器,U-235浓度至少要达到90%。如果发现某个国家的U-235浓度达到90%,这就是企图制造核武器的铁证。

    要看穿一个国家是在研制核弹还是在合理利用核能,离心机的布局非常关键,通常布局为三角形层叠,用途不同则布局各异,由此,武器核查员便可“窥一斑而知全豹”。核武器需要高纯度浓缩铀,所以这个三角形会又长又细;制造核电需要搜狐体育直播核燃料,因此堆叠的形状就相对粗短。

    如何制造核燃料

    步骤1:铀开采

    铀是地球上最丰富的核材料之一,铀矿主要分布在加拿大、澳大利亚和哈萨克斯坦。矿石被浓缩成“铀粉末”(核反应燃料重铀酸铵或重铀酸钠的俗称)并与氟结合形成六氟化铀(UF6)气体或结晶。

    步骤2:铀分离

    铀原料放置于离心机中央反应室内,高达4层楼以上的离心机以10万转/分钟的速度旋转。如此高速旋转产生的压力,会达到48.5万Gs(重力加速度)。较重的U-238原子逐渐靠近离心机的边缘,而较轻的U-235则保留在离心机中心部位。结晶U-235被称为“富铀”(浓缩铀),其余的“贫铀”则被丢弃。

    步骤3:铀提纯

    U-238和U-235的重量差距极小。研究人员以1克重的纸夹举例,称U-238和U-235的重量差距约为纸夹重量的5千万亿分之一,因此,仅靠单个离心机一次分离是远远不够的,必须通过搜狐体育直播离心机加工,才可以分离提纯。这些离心机以“级联配置”连接成一体。因而,“级联配置”成为核物质用途的又一重要线索。铀在一级离心机提纯后,会转送到下一级离心机继续提纯,级级相连。由于核电站所需铀浓度较低,其离心机级联层次较少,因而看起来会比较短。而用作核武器的铀浓度要达到90%以上,其离心机层次搜狐体育直播,级联配置自然显得又细又长。

    步骤4:压缩并使用

    低浓缩核燃料被压缩为固态氧化铀燃料颗粒,然后放进管道,在核电厂反应堆核心中产生蒸汽,进而使涡轮机运转。高浓缩铀被压缩处理成金属块,成为核武器的核心(即核弹头)。

    有关核武器的问答

    问:全世界有多少铀浓缩设施?

    答:大约20个,还有一些正在建设。

    问:钚的利用情况如何?

    答:钚也可以转化为核燃料,但比较稀少,必须通过贫铀或自然铀人工合成。有些国家拥有“钚武器”。

    问:除了离心机,武器核查人员还有什么线索?

    答:检查人员还可以检查进出核电站的核原料数量是否一致,以此判定核原料是否被挪作他用。另外,检查人员也可以对附近河流和植物进行相关测试,以判定是否存在用于核武器级浓度的核物质。(陈希)

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