伊朗預(yù)計(jì)擁有約500千克豐度為60%的濃縮鈾。鈾235是核武器和核反應(yīng)堆通常使用的鈾同位素。所謂“濃縮”,就是提高鈾總體中鈾235的比例,其余部分則是鈾238,而鈾238并不是理想的裂變材料。
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發(fā)電用核反應(yīng)堆通常只需要濃縮到20%的鈾,而核武器一般需要90%。因此,問(wèn)題在于:如果伊朗已經(jīng)擁有60%豐度的濃縮鈾,那么從這一步到真正擁有原子彈之間,還需要多少時(shí)間和資源?
伊朗一直通過(guò)一種名為離心機(jī)的設(shè)備進(jìn)行鈾濃縮。通常做法是將多臺(tái)離心機(jī)串聯(lián)起來(lái),讓后一臺(tái)繼續(xù)處理前一臺(tái)已經(jīng)濃縮過(guò)的鈾,進(jìn)一步提高豐度。這種串聯(lián)裝置被稱(chēng)為“級(jí)聯(lián)”。
在相同時(shí)間內(nèi),把1千克鈾從1%濃縮到20%,所需離心機(jī)數(shù)量要多于把它從60%濃縮到90%。這也是為什么,60%豐度的濃縮鈾,實(shí)際上已經(jīng)完成了轉(zhuǎn)化為武器級(jí)材料所需全部濃縮工作的85%。
國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)估計(jì),伊朗可在不到10天內(nèi)生產(chǎn)出制造1枚核彈所需的25千克材料。麻省理工學(xué)院科學(xué)、技術(shù)與國(guó)際安全榮休教授西奧多·波斯托爾在接受格倫·迪森的YouTube訪(fǎng)談時(shí)表示,一組174臺(tái)離心機(jī)組成的級(jí)聯(lián)大約需要“幾周”時(shí)間;但如果伊朗還藏有更多離心機(jī),那么這一過(guò)程可能不到1周就能完成。
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無(wú)論是在2025年6月,還是在當(dāng)前這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)中,美國(guó)和以色列都打擊了伊朗的納坦茲和伊斯法罕。這兩座城市已知設(shè)有鈾濃縮和制造核武器所需的設(shè)施。不過(guò),目前尚不清楚究竟有多少離心機(jī)被摧毀,其他設(shè)備的受損情況也說(shuō)法不一。
一旦伊朗把鈾濃縮到90%,下一步就是把氣態(tài)材料轉(zhuǎn)化為金屬。這里的氣體是六氟化鈾。一般認(rèn)為,這一過(guò)程需要幾周時(shí)間;不過(guò),一種較新的“移動(dòng)床爐”技術(shù)據(jù)稱(chēng)可在大約6小時(shí)內(nèi)完成。伊朗可能已經(jīng)掌握這項(xiàng)技術(shù);如果尚未掌握,建立一套將這種氣體金屬化的設(shè)施則可能需要幾個(gè)月。
所需的其他設(shè)備包括旋風(fēng)分離器、鋼制容器和感應(yīng)爐,外加一處按波斯托爾說(shuō)法“相當(dāng)于一個(gè)大衣櫥大小”的空間。
在理想條件下,工作人員會(huì)通過(guò)手套箱處理裂變材料。手套箱內(nèi)通常充入氬氣,并維持負(fù)壓狀態(tài),也就是一旦發(fā)生泄漏,空氣會(huì)流入箱內(nèi)而不是向外逸散。相關(guān)設(shè)施通常還需要高等級(jí)過(guò)濾器、氫氧化鉀塔——用于清除排氣中的有毒氣體——以及強(qiáng)力水洗滌裝置,因?yàn)楣ぷ魅藛T會(huì)接觸到毒性很強(qiáng)的氟化氫氣體。
下一步是把這些鈾真正武器化。國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)估計(jì),這一過(guò)程可能需要長(zhǎng)達(dá)2年;但波斯托爾表示,如果伊朗已經(jīng)備齊必要設(shè)備并掌握相關(guān)工藝,那么它可能在“幾周內(nèi)”甚至不到1周就完成武器化。
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為此,在理想條件下,熟練人員需要數(shù)控機(jī)床、雙軸車(chē)床、真空爐和等靜壓機(jī)。波斯托爾稱(chēng),這些設(shè)備以及其他必要工序“在一條隧道里、只需幾百平方米的地面空間就能完成”。
如果假設(shè)伊朗擁有足夠多的離心機(jī),能在2周內(nèi)把25千克鈾從60%濃縮到90%,同時(shí)它也已經(jīng)掌握武器化技術(shù)——外界原本預(yù)計(jì)它在“阿馬德計(jì)劃”中就具備這一能力——并且事先儲(chǔ)備好了所需設(shè)備,那么它可能在3至5周內(nèi)制成一枚核彈。
另一種情況是,如果伊朗目前所處階段更接近一個(gè)新的核國(guó)家,那么整個(gè)過(guò)程可能需要1年以上。伊朗還有另一種選擇:不再繼續(xù)把鈾從60%濃縮到更高豐度,而是直接用60%濃縮鈾制造核彈頭。這樣做只是需要更多裂變材料:已有研究顯示,大約40千克即可制造出當(dāng)量為1千噸的武器。
波斯托爾還在訪(fǎng)談中表示,如果采用“槍式”設(shè)計(jì),伊朗甚至可以在不進(jìn)行核試驗(yàn)的情況下投送核彈。不過(guò),這種做法有一個(gè)前提。
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槍式設(shè)計(jì)是原子彈中最簡(jiǎn)單的一種。鈾235在放射性衰變過(guò)程中會(huì)釋放中子,其他鈾235原子吸收這些中子后會(huì)發(fā)生核裂變。因此,槍式設(shè)計(jì)的原理,是把兩塊各自處于臨界以下?tīng)顟B(tài)的鈾迅速拼接成一個(gè)超臨界質(zhì)量。所謂超臨界質(zhì)量,是指濃縮鈾達(dá)到某個(gè)最低數(shù)量后,一旦核裂變開(kāi)始,反應(yīng)速率就會(huì)不斷上升,直到這團(tuán)物質(zhì)自我毀滅。
對(duì)于核彈來(lái)說(shuō),核裂變必須在物質(zhì)達(dá)到超臨界之后才開(kāi)始,而不能提前發(fā)生。槍式設(shè)計(jì)通過(guò)常規(guī)炸藥把一塊臨界以下的鈾質(zhì)量在幾毫秒內(nèi)推向另一塊,使兩者結(jié)合成超臨界質(zhì)量,從而引發(fā)不斷增強(qiáng)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
但問(wèn)題在于,槍式設(shè)計(jì)的效率并不高。根據(jù)國(guó)際裂變材料專(zhuān)家小組的數(shù)據(jù),如果要達(dá)到大約20千噸當(dāng)量,所需90%濃縮鈾約為50至60千克。若采用效率更高的“內(nèi)爆式”設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)同樣當(dāng)量則只需15至18千克。顧名思義,這種設(shè)計(jì)是讓一層處于臨界以下?tīng)顟B(tài)的鈾“外殼”向另一部分塌縮。
把核彈投送到敵方領(lǐng)土則是另一項(xiàng)挑戰(zhàn)。同行評(píng)議研究發(fā)現(xiàn),要把核彈小型化到可以裝上導(dǎo)彈,可能需要數(shù)年時(shí)間。伊朗“流星-3”導(dǎo)彈的載荷可達(dá)1噸,射程超過(guò)1000公里。但目前并不清楚,伊朗是否已成功將足夠小型的核彈頭與這種導(dǎo)彈結(jié)合。
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另一種可能是,伊朗把核彈裝上船只,運(yùn)到更接近敵方領(lǐng)土的位置,再以引爆相威脅。再假設(shè)一種情況:美國(guó)和以色列摧毀了伊朗納坦茲、福爾多和伊斯法罕設(shè)施中所有重要目標(biāo)。盡管這種情況高度不確定,甚至未必可能,但無(wú)論是技術(shù)專(zhuān)家的判斷還是當(dāng)前局勢(shì)的發(fā)展,都表明伊朗擁有、或能夠迅速建立秘密設(shè)施來(lái)組裝核彈頭。
其中一個(gè)重要原因是,離心機(jī)級(jí)聯(lián)并不難隱藏在地下。2025年6月沖突后,也有跡象顯示,伊朗已將其鈾庫(kù)存和其他資源轉(zhuǎn)移到安全隧道中。這個(gè)國(guó)家過(guò)去也曾在遭受軍事打擊后,在未申報(bào)地點(diǎn)進(jìn)一步推進(jìn)其核計(jì)劃。
更重要的是,正如波斯托爾所說(shuō),如果以色列用核武器打擊伊朗,那么伊朗是在幾個(gè)月后還是幾天后作出回應(yīng),并沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。關(guān)鍵在于,它是一個(gè)具備核能力的國(guó)家,只要給它足夠時(shí)間,就可能實(shí)施核報(bào)復(fù)。這也意味著,伊朗完全可以在數(shù)月而非數(shù)周內(nèi),以規(guī)模更小、隱蔽性更強(qiáng)的方式推進(jìn)造彈工作。
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最后,伊朗還可以制造“臟彈”,即利用常規(guī)炸藥把放射性鈾散布到大范圍區(qū)域。雖然鈾通常不是制造這類(lèi)武器的首選材料,但一旦成功引爆,仍可能引發(fā)大規(guī)模恐慌和社會(huì)動(dòng)蕩。
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