日本发展MOX是为了攒钚造核弹吗

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1、日本发展MOX是为了攒坏造核弹吗？丽2011-04-10这篇文章是日本核泄漏事故基本尘埃落定之后，应果壳网的编辑要求写的。已发表在果壳网（园 章链接|），然后在科学松鼠会的群博上也有（|文章链接|） O文章里而和文后的引文有很多链接，有 典我可能会漏掉了，可以到这两个链接里面去找有没有相关的链接。这篇文章的目的，一个是从技术上弄清楚日本到底有没有造原子弹的能力，这个问题对于开始写 这篇文章之前的我来说，并不是很清晰的一件事情；另一个目的，就是通过这一个事情的介绍，能大 家一起学习一些关于铀、杯等放射性物质、核电站、原子弹的浅显知识，了解这些东西，可以对核的 问题更熟悉一些。口本有没有造原子弹的

2、技术？这个问题的答案是肯定的：有。日本有没有造原子弹的材料？这个问题的答案也基本是肯定的：应该有。口本有没有原子弹？ 口本有没有动机造原子弹？日本有没有必要造原子弹？这些问题，就是我从 网上能搜集到的资料，从客观的角度上回答不了的。我的答案跟大家的答案也不一定会一样的。这要 看大家对口本是什么样的看法，对世界局势是什么样的看法，对不同民族的人性中的善与恶是什么样 的看法，每个人的观点不同、政治立场不同，也应有个人不同的理解和答案。正文开始的分割线美国小男孩2011年3月11日发生的9.0级的大地震和引发的海啸给日本人民造成了巨大的损失，而随后发 生的福岛核电站的事故也让包括中国美国在内的周边国

3、家民众遭受了一把核辐射的心理冲击：在中国 引发了碘盐的抢购，在美国则引起了碘片的脱销。同时，关于日本核野心的各种说法乂在网络上传 播，那么，日本发展MOX是为了攒杯造核弹吗？链式反应和核武器的制造基础一些放射性元素（比如铀235）可以发生核裂变反应：一个原子核在中子的轰击卜会分成两个或 者多个部分，变成轻一些的其他元素，放出大量的能量。我们可以利用这一反应来发电，这样的发电 厂就是核电站。核裂变发电是当今世界上非常重要的一种新能源。尽管公众对核电站的安全性有所疑 虑，核能发电实际上是目前广泛应用的最安全的能源1,从统计数据来看，它比火电、水电发生致 命事故的可能性要小得多；核电也是一种很清洁的

4、能量来源，发电过程中没有碳排放,对公众造成的 核辐射也比火电小的多（煤里面含有铀等放射性元素，火电和核电的比较I参考阅读I） 0Kr-92仙235的链式反应示意图（来自网）一个铀235原子核发生裂变反应的同时，一般会放出2-3个中子，这些中子可以轰击其他的铀 235原子核，使他们发生裂变反应，这个过程叫做链式反应。如果使用的是高纯度的铀235,并且质 量超过一定的值（临界质量），那么发生核裂变反应的原子会越来越多，在极短的时间内，整块材料 都会发生裂变反应并放出巨大的能量，产生威力巨大的爆炸，这就是原子弹的原理.核电站使用的燃 料浓度要低的多，一般用的是含有4%铀235的二氧化铀，其他96%的

5、都是不能直接发生核裂变反应的铀238。值得一提的是，由于浓度较低，即使失去控制，核电站也不会发生原子弹那样剧烈的爆 炸。常用可以发生核裂变的物质一般有两种，铀235和杯239,现实中的原子弹基本都是由这两种物 质做成的。另外铀233也是一种可以发生核裂变反应的材料，不过由于一些原因这种物质并不太适合 作为原子弹的材料，迄今为止世界上也基本没有用铀233制造的原子弹。浓缩铀的生产和拥有自然界里的铀矿里的主要有两种铀同位素，其+99.3%都是铀238,铀235的含量只有0.7%0因此，开采出来的铀里面铀235只占0.7%,需要通过一些手段才能提高到核燃料或者原子 弹所需的浓度。由于铀235和铀23

6、8是同一种化学元素，它们的化学性质儿乎完全一样，一般来说很难通过化学 的方法区分开来从而达到提纯铀235的目的。只能利用原子质量的微小不同，用物理方法分离2。 通常采用的方法里，一种是气体扩散法，将铀转化为六氟化铀气体，然后让它通过一系列的微孔筛 膜，由于铀235的质量稍微小-些，它将会扩散的稍微快一些。将很多扩散分离机串联起来就可以逐 级提高铀235的浓度。由于需要不断地重复分离丁.作，这个方法会消耗很多的能量3。另外一种方 法是气体离心法，通过离心力将六氟化铀气体中的两种同位素分开，虽然仍需要多级串联，但是消耗 的能量要比气体扩散法小的多4。经过浓缩的铀一般有两种形式，用于核电站核燃料的低

7、浓缩铀（LEU,含约4%的铀235, 一般 低于20%）和用于原子弹的高浓缩铀（HEU,含20%以上的铀235）。用于制造原子弹的武器级高 浓缩铀含有85%以上的铀235,但是实际上20%的浓度就可以用于制造原子弹了5,6。口本核燃料株式会社（1NEL）历年生产的浓缩铀（六氟化仙，单位吨）o要获得制造原子弹的铀235浓度，需要大量的扩散分离机或者真空高速离心机串联，这样需要很 大的规模的厂房，消耗巨大的能量，这很容易被国际组织或者他国的情报机构发现，很难瞒过其他国 家偷偷地进行，对于某些国家（比如伊朗）来说，在这个阶段就有可能被国际社会阻止，而对于日本 来说不是这样。不提二战时候的原子弹研制和

8、浓缩铀的生产，日本的铀浓缩厂从1979年开始生产浓 缩铀，如上图所示，日本核燃料株式会社（|JNFL）从1992年开始每年能够生产数十到近两百吨仙 235核燃料4, 2000年之后的产量比较低。同时，日本还致力于开发新式的物理、化学铀分离技术 7,8。成该说，日本完全有生产武器级高浓缩铀的能力。虽说日本的核能应用是受国际原子能机构的监督的，不过并不是所有的铀浓缩生产都是处于监督 之卜的9。因此，我们并不能断言日本有没有自己生产武器级高浓缩铀，或者生产了多少。根据 NTI的数据，日本从美国和英国进口了一些高浓缩铀用于研究使用高浓缩铀的核反应堆，扣除据信已 经用掉的部分，2009年的时候，这些高浓

9、缩铀估计还有1970千克10。从这些数据来说，日本确 实拥有充足的高浓缩铀来制造原子弹。杯的生产和问题Reaction in standard U02 fuelWaste65% fissile Pu to MOXReprocessed U for recycle8as(s 45.000 MWdA burnup ignores minor actinides核电站里低浓缩铀的反应示意图（来白世界核能协会12）。在Il然界里而，杯的含量极少，我们所利用的杯都是通过核反应制造的。核电站里使用的核燃 料，在铀235不断发生核裂变反应放出能量的同时，铀238会捕获一个中子成为铀239（半衰期 23.45

10、分钟），经过（3衰变成为镣239（半衰期2.35天）再变成杯239。如上图所示，含有4%铀 235的低浓缩铀核燃料在发电的过程中就有大约3%的铀238转变成杯239,这些杯239里一部分 会参与到核裂变反应中去，实际上，使用低浓缩铀的核反应堆发的电里面，三分之一都是由生成的杯 239提供的110从图中可以看到，核燃料从反应堆里取出之后（称为乏材料），里面仍然含有少量 的杯239和铀235,还有一定量的核裂变产物。这些核裂变产物会不断衰变放出很多的热能和辐射， 因此从反应堆里取出的燃料棒要放在临近反应堆的冷却池中，用水去吸收它们放出的热能，屏蔽它们 的辐射，百到数月或者数年后才能进行后续处理。R

11、eaction in MOX fuelBasis 45.000 MWdA bum-up, ignores minor actinides核电站里MOX燃料的反应示意图（来自世界核能协会12）。自然界里面的铀总量是有限的，如果按照上血的使用方法，那么能够利用的只有铀235和少量的 铀238,据估计按照目前的使用量，估计只能够用约一百年13。核电站里取出的乏材料中，还含有 少量的杯239和铀235,如果能把这部分提取出来，重复利用，那么就可以延长核能的使用时间。 利用从乏材料提取出来的这两种元素和铀238混合，就可以做成混合氧化物核燃料，再用于核电厂发 电。和一般的低浓缩铀核燃料比较，混合氧化物燃

12、料只是将铀235的氧化物换成了杯239的氧化物 而己。数十年来，口本的大部分乏材料都是运到英国或者法国去处理的14,日本也有自己的乏材料 处理厂，比如说，曾于1999年发生4级核事故的东海村核燃料处理厂可以每年处理130吨乏材料14,15； 2006年开始试运行的六所村核燃料处理厂可以每年处理800吨的乏材料，相当于每年可 以生产8吨杯16o不过，这样获得的杯239有个问题。在核反应堆里而，新生成的杯239还会继续吸收中子形成杯 240,这样最终提取出来的杯里面会含有相当量的杯240 （还会含有一定的杯238、杯241、杯242 等等），而杯240会发生自发的裂变反应并放出中子并释放能量。它的

13、存在不会影响制成的MOX燃 料在核电站里的工作，但是当做成原子弹的时候，如果杯240的含量比较高，则会放出大量的辐射伤 害己方的士兵，并有可能导致原子弹不稳定11,17, 一般在核武器里面，杯240的含量应该低于 8%llo如果在核燃料棒放入反应堆之后两三个月内取出，则杯240的量相对较少，不会出现这个 问题。虽说日本的核能应川是处于国际原子能机构监管卜的17,对燃料棒的异常应有一定的监督， 然而从近期日本核事件的过程中，国际原子能机构对核电站的详细情况并不完全了解，和日本官方的 交流也不是非常顺畅，并不能完全排除日本在核能应用中偷偷生产杯239的可能性。不过，这种方式生产杯239效率并不高，

14、一般可以用快中子反应堆来大量制造杯239, 一方面可 以将大量的铀238转化成核燃料来供应核电站，一方面也可以积累制造原子弹所需的杯。为此，日本 在福井县建设有快中子增殖反应堆文殊号，其于1994年进入临界状态之后，于1995年发生冷却 系统液态钠泄漏酿成大火，被迫关闭18o据估计，日本拥有数吨武器级杯，足够制造数百枚原子弹 19,20。值得一提的是，冷战结束之后，俄罗斯和美国都在削减他们的核武器总数。按照世界核能 协会的资料21,根据俄罗斯和美国在1994年签订的协议，500吨来自前苏联核武器的武器级高浓 缩铀（相当于约两万枚原子弹）会被两国的核电公司用含铀235约1.5%的铀稀释成可供发电

15、的核燃 料；美国也将自己的数十吨武器级高浓缩铀转化成了核燃料。而两国在200。年达成协议，各自将会 把34吨的武器级杯转化成为混合氧化物核燃料。现在的混合氧化物核燃料的-部分来自于美国和俄 罗斯消减的核武器里而的杯，这也是混合氧化物核燃料的一个重要利用。据统计，销毁的前苏联的核 弹头在美国的核电站里为美国提供了约10%的电能22。日本离原子弹有多远？没有人会怀疑日本有没有制造原子弹的技术力量，二战期间日本就曾经试图研制原子弹23,现 在现在拥有很多核电站的日本有先进的核处理技术和充足的核技术人才，从技术上讲日本在获取原子 弹上没有任何难度.关键问题其实在于处于美国核保护伞之卜的日本，有没有决心和动机去制造原子 弹。客观来说，中国、美国还有其他周边国家都不会容许日本拥有原子弹，但是日本的右翼势力也在 不断地发表务种言论，对于他们来说，有试图获取原子弹想法也是正常的。讨论这个问题的话，需要 对历史和时局有很强的把握，而且不同人给出的结果也不尽相同，毕竞这是个和个人立场联系比较紧 的问题。用 eti， koAlofnic Weapons Conslrucliorf因特网上可以轻易企到的原子弹结构图（来Il维基白科原子弹页而）0实际上原子弹的制造并不是一件特别夏杂的事情，原子弹的简单结构图很容易获得（如上图所 示），关键在于获得充足的高纯度可以发生核裂