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平均3天造一枚核彈,近日美國公開了中國核彈頭生產速度!

前段时间,美国国防部发布的《2024中国军力报告》中提到,“中国的核弹头数量正在快速增长,从去年500枚增长到今年的600枚,并且预计2030年数量将达到1000枚。”

  也就是说,中国在过去一年的时间里,生产了100枚核弹头,平均换算下来大概3天半就能生产一枚足以摧毁一座城市的核弹头。

  有人可能会问,这个产能到底算快还是算慢?毕竟当年美苏冷战时期,双方可都是拥有数万枚核弹头的,足以毁灭人类好几遍。

  ▲1956年,美国曾打算用1100枚核弹彻底摧毁共产主义国家,其中中国也被重点关注。

  一直以来,中国拥有的核弹头数量在有核国家里并不算多,在1984年美国国防情报局曾经指出中国大约拥有150-160枚核弹头,到2009年美国预估中国可能拥有180枚,其中至少有20枚洲际弹道导弹能够直接瞄准美国本土。

  2019年,国际上评估中国大约有290枚核弹头,也就是说,中国在10年时间里,增加了100多枚核弹。中国外交部曾经说,所有核武器国家里中国拥有最少得核武器储存量,这意味着中国对外公开承认的核武器数量与英国的200枚水平接近。

  而且中国式目前联合国五常中唯一宣布核武器安全承诺的国家,承诺包括:不会对无核武器国家使用核武器、只会维持最低核吓阻能力、不首先使用核武器。可以说,中国是最不愿意使用核武器的国家。

  而最近两年,中国在核弹头数量上持续增加,只能说明,目前的世界形势越来越不乐观,为了在新的世界大战爆发时,拥有足够的能力保护自己的国家和人民,中国这个工业强国也开始有备无患了。

  那么生产核弹头需要什么?其他国家大概多久能生产一枚?‘’

  无论是原子弹还是氢弹,都是需要核裂变的,简单来说,就是通过让重原子核分裂成两个更轻的原子核,释放出巨大的能量,最常用的材料是铀-235或钚-239,氢弹比原子弹的多了核聚变材料,也就是氢的同位素——氚和氘。

  ▲铀-235

  要想生产核弹头,第一步就是获取裂变材料,由于铀-235的裂变截面较大,受到中子撞击后容易发生裂变,因此它是原子弹制造的关键成分。

  地壳中的铀含量约为0.0004%,富矿中的铀含量仅为1%到4%,天然铀矿中包含铀-234、铀-235和铀-238,而铀-235占0.71%,难以裂变的铀-238占99.28%。

  ▲铀矿石

  所以,可作为武器级的铀-235浓度至少得在90%左右,这种高浓度的铀被称为武器级铀,要想提取铀-235,必须将铀-235与铀-238分离。由于铀-235和铀-238化学性质几乎一致,重量只有微小区别,所以想要获得这个纯度的铀-235,就像从一堆沙子里挑出细微的金粉,非常费力。

  最早,科学家是使用电磁分离法来提取铀-235。这方法听起来高大上,其实就是利用铀-235和铀-238微小的质量差,让它们在强磁场下分离。

  过程是这样的:先把铀气化,用电让它变成带电离子。然后通过高压电极将离子引导出来,接着送入带有强磁场的大型真空室中。在磁场作用下,铀-238由于质量较重,偏转一定角度后会落入收集器,最终可以通过电荷中和的办法来回收,这样较轻的铀-235就和较重的铀-238分开了。

  但问题是这种方法太烧钱了,要知道,建一座电磁分离厂需要1100台分离器,需要消耗大概1.5万吨银,而且在生产的过程中消耗能源巨大,可每天提取的铀-235只有几克,想造一枚原子弹,至少两年起步。

  后来,人们发明了气体扩散法,这个方法是利用铀-235和铀-238气体分子重量的差异,将含有铀-235和铀-238的六氟化铀气体压送通过多孔薄膜。这样就能让较轻的铀-238气体分子能够迅速穿透薄膜,而把铀-235气体分子挡在外面,不过这种方法跟前面的电磁分离法差不多,都是大力出奇迹的办法。

  因为要想提高铀-235的浓度,必须反复进行扩散和浓缩,这就要建造一个气体分离厂,至少需要4384级扩散设备,耗电量极为恐怖。现在,更多国家用的是离心分离法,这个方法简单来说,就是把铀变成一种气体,放进高速旋转的离心机,离心机转得越快,离心力越大,铀-238因为重被甩到外层,铀-235则留在中心,从而实现富集。

  这样的话就可以把效率提高不少,每一台离心机一年能提取几十克高浓度的铀,6000台离心机的年产量大约为300千克,且其耗电量仅为气体扩散法的1/25,像今年11月底的时候,伊朗针对美国的制裁,就公开核计划并启动数千台国产离心机。

  不过,造离心机本身也是技术活,每台都像艺术品,造价高昂,离心机的耗电量也极大,很容易让一个中小型国家怀疑人生,一般的国家根本承受不了。

  而且离心机和气体分离法用的扩散膜都是被IAEA紧盯着的技术,风吹草动都会引发IAEA的追查,一般国家还真玩不转这个。

  当前最为先进的技术是激光分离法,基本原理是利用一台红外激光器,专门对铀-235起作用,激发氨气稀释的六氟化铀气体。

  紧接着,另一台激光器照射生成的五氟化铀,并将回收的五氟化铀加热至3000℃,使其汽化为原子状态,随后,采用可调谐激光电离铀-235原子,再通过电磁分离方法将其收集起来,这种方法凭借体积小、能耗低和分离效率高的优点,成为当今核大国的心头好。

  制造原子弹的除了铀-235,还可以用钚-239,它的裂变截面是铀-235的1.7倍,因此算是一种更为优越的裂变材料,但是钚-239在自然界中并不存在,必须通过慢中子轰击铀-238在反应堆中才能合成出来。

  钚-239的生产过程通常分为这么几步,首先要把天然铀棒放进反应堆里,在反应堆中,铀-235的原子核会吸收一个慢中子,并释放出2至3个次级中子。

  随后,另一个慢中子会继续撞击铀-235原子核,与铀-238发生反应,生成铀-239。然后铀-239经过衰变转化为钚-239。

  在积累足够的量后,将其取出,溶解在硝酸溶液中储存2至4个月,而后通过沉淀法、溶剂萃取法或离子交换法,将钚从铀中分离出来。

  分离后的钚盐与金属钙混合并经过煅烧处理,就能得到金属钚,其整个过程如下,这个过程虽然看起来比提取铀-235简单,但仍然需要极高的技术。而且裂变材料有一个临界质量,只要放在一起的核材料多了,就会自发裂变,在这一过程中,反应堆在产生钚-239的同时,还会生成钚-240。

  随着照射时间的延长,钚-240的含量会逐渐增加,影响核弹的稳定性,所以科学家必须控制反应时间,频繁更换燃料,石墨反应堆因为能在线更换燃料,成为理想的钚生产设备,但建造这样的反应堆同样非常昂贵。

  虽说为了防止自发裂变,平时裂变材料一般不会一起放太多,但引爆时却需要裂变材料快速聚合,在一个中子发生器激发下,瞬间发生链式反应。不过,要想制造中子发生器就需要真正的核试验,否则发射时机、反射材料都无从谈起,至于计算机模拟,在没有原始数据的情况下建立模型,就无异于瞎子摸象了。

  制造氢弹的化需要铀、钚和聚变材料,最早的氢弹采用了液态氘氚混合物作为燃料,还要保持在液态状态,这就必须得把温度降至零下253摄氏度,这意味着一套庞大的制冷设备。

  制造氢弹的原料很简单,氘和氚即可,制造要求与原子弹相似,但工艺上更加复杂和困难,而且氚的成本极为昂贵,且无法长期储存。

  拥有氢弹技术的国家,首先需要掌握通过反应堆生产钚的技术,并具备分离同位素的铀浓缩技术。此外,还需要掌握提炼重水并合成氢弹核心材料——氧化锂6的工艺。

  核武器制造困难与否的核心取决于铀矿和工业体系,如果某国有铀矿和完善的工业基础制造核武器本身并不算太困难。1947年时,美国才造了25颗原子弹,而到1949年底,美国拥有的核弹数量约达235颗,随着苏联核弹爆炸成功,美国开始继续加速核武器的制造。

  ▲美苏核弹头数量对比

  1950年苏联拥有5颗核弹,美国有369颗,到1953年苏联核弹数量增至120颗,而美国有1436颗,短短3年时间,美苏核弹数量就翻了4倍,美国增加了1000多枚。在美苏冷战最高期,苏联拥有4.5万枚核弹头,美国拥有3.2万枚,这个生产速度可比3天一枚快多了。

  目前,虽然核武器制造图纸、工艺、流程等已全面公开了,但并不是哪个国家跟造香肠一样快速大量生产核弹头的。

  ▲朝鲜核设施

  由于国际上会对企图研制核武器的国家实施经济制裁,所以中小型国家很难获得足够的核武器原料。

  2015年,多国联合对伊朗进行制裁,移除伊朗囤积的98%的浓缩铀,封存三分之二的铀离心机、限制研发并拆除反应堆的核心部分,事后判断,遭到制裁后的伊朗至少需要12个月才能收集足以建造一枚核弹的核燃料。

  ▲伊朗核设施

  但在美国退出伊核协议之后,伊朗的核进展非常显著,去年美国高级将领称,伊朗现在只需要不到两周就能收集出一枚核弹的核材料,并且在几个月内制造出核武器。

  所以说,核弹头制造的背后,不只是技术,更是实力与博弈的较量,有资源不等于能造,有技术不等于敢造。现在的核弹头早已超越科技,成为国家意志的终极考验。

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