首次核試將屆滿80年 為何核武仍很難製造？

專家說，核武的製造有其科學和工程上的難度。此為核爆示意圖。(Shutterstock)

 

 

【大紀元2025年03月18日訊】（大紀元記者陳俊村報導）美國於1945年進行了人類歷史上首次核試驗，迄今已將近80年，但世界上真正擁有核武的國家仍不多。除了《不擴散核武條約》（NPT）的限制之外，其原因也包括核武很難製造，即便在這項技術的基本組成部分已不再是祕密的情況下也是如此。但為什麼核武很難製造呢？

 

據生活科學（Live Science）網站報導，美國於1945年7月16日在新墨西哥州的沙漠進行代號為「三位一體」（Trinity）的核試驗，這是史上第一次核試驗，也是核武技術的概念驗證。

 

在本次核試驗成功之後，美軍於幾週後分別在日本廣島和長崎各投下一枚原子彈，這是人類有史以來第一次在戰爭中使用核武，最終促使日本投降和第二次世界大戰結束。

 

從那時候起，核武的發展加速，世界各地的國家研發並建立自己的核武庫，其中美國和俄羅斯都擁有幾千枚核彈頭。

 

然而，即便在核武技術的基本組成部分已不再是祕密的情況下，核武發展也是科學和工程上的一項挑戰。

 

美國科學家聯盟（Federation of American Scientists）核訊息項目（Nuclear Information Project）主任克里斯滕森（Hans Kristensen）表示，其難度有很大一部分來自於獲取核武內部用於產生爆炸的化學元素。

 

克里斯滕森以電子郵件告訴該網站說：「核爆的基本概念是，核（分裂）材料受到刺激，釋放出巨大的能量。生產足夠純度和足夠數量的可分裂材料是一項挑戰，並且這種生產需要相當大的工業能力。」

 

這種巨大的能量釋放被稱為核分裂（又稱核裂變）反應。這種鍊式反應會使原子分裂並釋放能量。這與核能發電的反應相同。

 

鈾和鈽的濃縮有難度

 

賓州州立大學（Pennsylvania State University）核子工程教授澤菲（Matthew Zerphy）指出，核彈內的核分裂材料主要是鈾和鈽的同位素，它們都是放射性元素。鈾最常見的同位素鈾-238在開採出來後經過濃縮過程，有一部分會轉化為另一種同位素鈾-235，後者更容易用於核反應。

 

澤菲說，對於武器等級的鈾而言，90%的鈾-238樣本需要轉化為鈾-235。這個過程中最具挑戰性的部分是元素本身的化學轉變，可能需要數週到數月的時間，也需要大量的能源和專門的設備。

 

這個過程可能會釋放六氟化鈾這種劇毒物質，如果吸入，可能會損害腎臟、肝臟、肺部、大腦、皮膚和眼睛。

 

而將鈽濃縮到相同程度的過程甚至更為棘手，因為這種元素不像鈾那麼自然存在。相反地，鈽是核反應器的副產品，這意味著科學家必須以特定程序處理具有放射性、已經使用過的核燃料，才能取得他們所需的鈽。

 

澤菲說，這個過程必須非常小心，以確保某些成分不會無意中組合在一起並進入某種臨界狀態，這可能會導致意外爆炸。

 

儘管將這些成分結合在一起的科學原理已廣為人知，但在極短的時間內創建和控制這種反應仍然很困難。

 

澤菲說，核武的設計使它們在引爆時，會在非常小的空間內非常迅速地產生「超臨界」分裂材料，而且在瞬間進行分裂和擴散。

 

他提到，原子分裂的快速擴散是核反應如此具破壞性的一個重要原因。

 

而在第二次世界大戰後開發出來的熱核武結合了核分裂和核融合（又稱核聚變），會產生更強烈的爆炸。這種核融合反應與太陽中心進行核融合以產生能量的反應相同。

 

一旦核武被製造出來，科學家和工程師就必須進行測試，以確保這些武器在使用時能夠依照需求發揮作用。

 

製造這些武器的複雜性和挑戰可以說明為什麼當今世界上的核武超級大國這麼少。

 

 責任編輯：葉紫微