- 应对核恐怖主义:非国家行为体的核扩散与核安全
- 中国国际战略研究基金会
- 2763字
- 2020-12-10 17:38:19
二 恐怖组织制造核武器可能具有的技术特征
制造核武器需要非常精巧的工艺和极其精密的技术,各国都对核武器的细致原理和设计方法严格保密。在没有核试验的情况下,没有核武器设计经验的国家或组织要想制造出精致的核武器有巨大的困难,甚至几乎是不可能的。
尽管早期的核裂变装置草图和基本原理在许多公开发表的文献中都有定性的描述,但制造核武器过程中关键的设计框图和说明书在各国都是严格保密的,即使是通过非法的途径,恐怖分子也很难直接获得制造核弹所需的全部相关资料和信息。准备这些图纸需要大量的人力、物力资源,需要涉及不同的专业和领域,比如物理学、化学、材料科学、中子学、高爆炸药相关技术、流体力学、电子学及其他多方面的技术知识。任何个人都不可能在有生之年掌握如此繁多的知识和技能。因此,设计和制造核武器只能由知识面相当广的一群人组成。这些人必须要有相应的科学技术和经验,还必须有投身这项工作的强烈愿望。
制造核武器必须有理论和实验的紧密结合,一些关键的实验和理论准备是制造核武器工作必不可少的。特别是在核材料的生产制备过程中,一些工艺处理是相当复杂的。例如,恐怖分子要从反应堆乏燃料中分离出钚,反应堆乏燃料的化学和机械处理就是一个复杂的工艺,必须要有专门的技术和设备。一些爆轰试验是核武器制造过程的关键步骤,需要有专业的队伍、专用的设备,要在专门的场地进行。
在核武器国家,核武器研制是一个庞大的系统工程,由理论设计、结构设计、实验模拟、加工工艺、诊断测量、核材料制备和核部件精密制造、其他非核部件精密制造、精密装配等系统工程构成。特别是核试验在核武器的发展中发挥着至关重要的作用。各国在克服核武器制造过程中的工艺难点时都有各自的诀窍,实际上没有任何两个国家的核武器能够做到完全相同。即使恐怖组织可能通过内部人员窃取核武器的蓝图,但由于高精的工艺需求和一些部件不易获得,他们要制成一个现代精致的核武器将具有极大的困难。
恐怖组织没有国家支持不可能具备上述条件,也不具备关键部件的加工制备能力。首先,它们不可能具备对核材料精细加工的能力,他们既没有胆量委托有精细加工能力的其他工厂去加工,也不可能组织队伍自己从头开始探索。所以,他们只能做到粗糙加工成型。再者,恐怖组织不可能具备进行隐蔽核试验的能力。美国的枪法原子弹尽管没有进行核试验就直接在战争中成功使用了,但美国在研制中进行了大量的爆轰试验,这一点恐怖组织也难以做到。至于核材料制备,则更是一个庞大的连续生产过程,除了盗窃或走私外,恐怖组织不可能自己制备。鉴于这些重大的条件限制,即使恐怖分子有能力制造核武器装置,也只可能是粗糙的核武器,更确切地说,是粗糙的核爆炸装置。
但是,恐怖组织制造的核装置,可以不同于核国家对核武器的要求,他们拥有核武器的目的与后者有显著不同,反映到核武器设计理念上,也形成了巨大的差别。核国家要求核武器有很高的综合性能,而恐怖组织则无需对核装置提出太多的安全性、可靠性要求,当量也可以在大范围变化或根本就没有严格要求。
鉴于上述分析,假定恐怖组织获得了足够的核材料,它们所能够制造的核装置可能具有下列特征。
第一,体积、重量较大。恐怖组织制造核装置的目的是制造恐慌和造成灾难,其运载工具不必是导弹、飞机,所以不必考虑装置的轻量化、小型化。一种可能的方法,是恐怖组织在大城市的中心租借一个大房间或租赁一条船,把偷窃或抢劫来的核材料或其他部件简单加工成型,就地制造、拼装出核爆炸装置。装配完毕后,采用定时或遥控的方法,在市中心或港口实施核爆炸。由于装配的核装置不必再行搬运,体积、重量大一些,将不构成严重问题。铀-235浓度大于20%时,可以用于制造原子弹。铀-235的浓度低于20%时,并非完全不能用于制造原子弹,但铀装量必须大幅度增加,还必须相应大幅度增加炸药的装量。按照这种思路制成的核装置将十分笨重。此外,即使恐怖组织获得了武器级核材料,由于制造工艺的限制以及缺少核试验的经验数据支持,其能够制造的核装置的尺寸和重量也会很大。
第二,结构极其简单。可以设想,面对工艺上的巨大困难,恐怖组织只能采用结构相对简单、工艺相对不复杂的方式来发展一种简易的核武器。在恐怖分子能够获得武器级铀的情况下,它们最有可能制造的是一种结构简单、效费比极差的低级枪法核爆炸装置。具有一定物理专业和炸药知识的技术人员就可承担这种核装置的设计工作。对枪法核爆炸装置,在获得足量武器级浓缩铀的情况下,设计与制造更简单。
钚材料中不可避免地含有钚-240,其自发裂变产生的中子较多,因而用钚材料制造的枪法原子弹过早点火的概率相当高,这使原子弹的威力下降。由于这样产生的原子弹的威力有相当大的不确定性,在专业核武器设计中,钚材料不宜用来制作枪法核武器。但恐怖组织在制造核武器时却不会太关注核武器威力的不确定性问题。在他们看来,即使核装置的威力下降,只要仍然可以产生足够严重的后果与影响,即达到了目的。因此,不能完全排除恐怖分子使用钚材料制造枪法核爆炸装置的可能性。
技术和知识更丰富的恐怖分子,还可能采用一种结构特别简单的内爆法原子弹构型来制造核装置。其原理是,在受到炸药的内爆压缩时,核材料的密度将有所提高,临界质量[22]所需的材料量将下降。制造这种核弹可以比制造枪法原子弹少用核材料。
第三,核爆炸威力至多在千吨级梯恩梯当量或者更低。恐怖组织掌握或制造的核装置的威力不会很大。氢弹的技术比原子弹复杂,更难于制造。此外,氢弹体积较大,有核国家看管严格,被偷盗的可能性较小,因此,恐怖组织不大可能拥有威力在几十万吨至几千万吨梯恩梯当量的氢弹。
在粗糙核武器中,要提高威力,意味着使用更多的核材料。但恐怖组织获取核材料的途径非常有限,只能通过走私或窃取才能获取武器用的裂变材料。通过这样途径得来的核材料将极其昂贵。此外,还需考虑核材料加工过程中的损失,实际需要的裂变材料量往往比理论设计的要多,所以恐怖分子很难有充裕的核材料用于装配核装置。由于核武器国家对武器级裂变材料的监管很严,恐怖组织直接获得足够量的武器级核材料的可能性非常小,它们更多的将是从一些民用反应堆或研究堆的高浓铀燃料入手,以获取武器级核材料。现在发现的许多核走私活动已经证明了这一点。
恐怖组织可能掌握的制造粗糙核爆炸装置的原理本身也限制了其核弹的爆炸威力。粗糙核装置在装配过程中或不使用时,必须保持次临界状态,不能随心所欲地装入很多裂变材料。
核装置的爆炸威力与核武器设计的多项因素有关。恐怖组织不可能有非常多的实验和理论研究支持他们的核武器计划,在这些关键问题上不太容易获得最优化设计,核装置的威力不可避免地要下降。
粗糙核装置结构简单,核材料的利用效率较低,这样的核武器不会有非常高的威力。综合考虑各方面因素,国际上估计该类型核爆炸装置的威力大致不会超过千吨级的水平是有参考价值的。