前幾天,很多媒體都轉發了一條新聞:南韓政府決定,將部分滾筒洗衣機及其配件列入“需要監視的對朝鮮出口商品清單”,理由是防止朝鮮將這些配件用于開發核武器。
消息一出,很多人的第一反應是:“愚人節還沒到吧?”的確,拿洗衣機造核武器,怎么聽都覺得不靠譜。然而,這一消息的源頭,卻是韓國《中央日報》在3月11日的報道,有相當的可信性。
那么,韓國政府究竟是出于怎樣的考慮,才不讓朝鮮人民愉快的使用洗衣機呢?這種擔憂,究竟有沒有道理呢?
先有離心機,后有核彈
廣義上的核彈,包括原子彈、氫彈乃至中子彈,但目前國際社會普遍認為,朝鮮的研發似乎還停留在原子彈的階段。因此,下面的討論,只針對原子彈展開。
當年廣島和長崎的兩發原子彈,令人信服的向全世界展示了這種“大蘑菇”的威力。因此,許多國家紛紛跟進,努力開發出自己的核彈來。而要造核彈,第一步就是解決里頭的核材料問題。
主流的核彈,有鈾裝藥和钚裝藥兩種,后者的技術難度要大一些,核材料的獲取難度也大得多。因此,外界普遍猜測,朝鮮的核彈使用的是鈾裝藥。
而鈾是一種礦物質,存在于自然界之中。找礦、采礦的辛苦就不必說了,就算挖到了足夠的鈾礦,還有一個巨大的技術難題擺在面前,那就是鈾濃縮。
這是因為,挖到的鈾礦中,含有鈾235(U235)和鈾238(U238)兩種同位素。可以這樣理解:從自然界中挖到的鈾礦,就像是摻有煤矸石的煤塊,燒起來火力很差,因此必須將煤矸石去掉,而鈾238就相當于煤矸石,能夠造出核彈的是鈾235.
麻煩的是,鈾235和鈾238是同一種元素的同位素,也可以說就是雙胞胎,長得一模一樣(化學性質完全相同),唯一的區別就是胖瘦(原子量的大小)略有差別。想要把它們分開,就只能讓它們“長跑”,胖的那個(原子量較大的U238)跑得慢一點,瘦的那個(原子量較小的U235)跑得快一點,時間久了就拉開差距了。
更麻煩的是,在挖出的天然鈾礦中,造核彈需要的U235,含量只有0.7%左右,而并不需要的U238含量卻高達99%以上,這就像一粒黃金混在了一大堆沙子里,想要將金子撿出來,談何容易啊。
為此,人類試驗了各種方法,而公認比較靠譜、廣泛采用的,就是高速離心機技術。
大體上說,就是先把提純的鈾礦和氟元素結合起來,形成一種氣體(UF6),然后放在高速旋轉的離心機里,轉啊轉啊,相當于一場漫長的賽跑;由U235結合成的235UF6,就從離心機的頂部跑出去了,而由U238結合而成的238UF6,則留在離心機的底部(稱為貧鈾),從而將兩者分開。稍作處理,就能拿到較純的U235金屬(稱為富化鈾),當純度達到80%以上時,就叫做“武器級”的鈾,也就是能用于制造核彈了,這個過程通常稱為“鈾濃縮”。
因此,韓國的擔憂或許就來自于這個邏輯:
高速離心機可以純化鈾,純化鈾可以拿來造核彈;洗衣機的甩干桶也是一個離心機;所以,必須限制對朝鮮的洗衣機及甩干桶配件的出口。
洗衣機,能用來造核彈嗎?
然而,上述邏輯里其實有一個巨大的陷阱:
雖然洗衣機的甩干桶的確是個離心機,但它能否被改裝成純化鈾所需要的高速離心機呢?
首先,讓我們來看看離心機的基本構造:一臺高速旋轉的電動機,帶動一個堅固的金屬圓筒,圓筒里的東西(比如上面說的UF6)被帶動著一起高速旋轉,從而實現分離的效果。
對于洗衣機的甩干桶而言,需要分離的是衣服里含有的水;對于濃縮鈾而言,則是U235和U238,原理并無不同;然而,兩者的難度差異卻有著天壤之別。

比如,家用洗衣機,甩干桶的最高轉速大致在800-1600 rpm,也就是每分鐘旋轉800-1600次,就足以將衣服上的水給甩出去。然而,能夠把鈾同位素分離開來的離心機,通常需要40000 rpm左右的轉速,先進的離心機甚至能達到60000 rpm。也就是說,洗衣機的轉速,還需要提高幾十倍,才能用于鈾的濃縮。
那么,能不能把幾十臺洗衣機串聯起來,像接力賽一樣來濃縮鈾呢?也不可能。這就好像把紅豆和綠豆混在一起,無論你用鍋鏟翻動多少下,也不能將它們分開。
改一改,湊合用?
當然,還有一種可能,就是買來洗衣機后,把里頭的離心機部分拆卸出來,作為基礎加以改造,提高其轉速,或許就能來濃縮鈾了?
理論上說,這并非不可能,但實際上可能性非常之小。
2010年,伊朗的納坦茲鈾濃縮工廠,突然出現了各種詭異的故障。后來,伊朗方面認為,這是某國使用的一種網絡攻擊手段,叫做“震網”病毒(Stuxnet),通過篡改系統的指令,讓離心機超速運轉,短時間內就燒壞了設備。
超過了多少呢?《基督教郵報》援引一位匿名情報官員的話說,離心機設定的安全轉速是每秒1007轉,而“震網”病毒接管系統控制權后,將其提高到了1064轉/秒,算下來不過超了5.6%而已。
然而,就是這5.6%的超速,直接導致了重大損失,該廠六千多臺離心機中,據說有超過一千臺徹底報廢。
實際上,這些高速離心機的的線速度已經超過音速,攜帶著巨大的能量。可以想見,對它們的制造與控制,是一件多么精確的技術活,稍有誤差就可能帶來無法挽回的后果。如果是將洗衣機的甩干桶拿來改造,一來材料的強度顯然遠遠不夠,非常可能轉著轉著就散架了;二來如果湊合著用,只要計算和改裝時稍有誤差就可能引發事故,甚至出現其他離心機損壞的連鎖反應,造成人員傷亡、濃縮鈾泄漏的可怕后果,任何腦子正常的人都不會去冒這種風險。更何況這種改造,幾乎不太可能實現目標,屬于費力不討好的事情,又何必去做呢?
結語
任何一個國家,都有權決定自己的進出口政策,包括禁止特定類型的商品進出口。然而,以這樣一個理由來作出決定,恐怕就有些滑稽了。
參考文獻:
http://science.howstuffworks.com/uranium-centrifuge.htm
0 篇文章
如果覺得我的文章對您有用,請隨意打賞。你的支持將鼓勵我繼續創作!