《環球時報》答讀者問：什麼是鈾濃縮？造核彈為何離不開它？

編輯同志：

國際原子能機構聲稱伊朗擁有約400公斤丰度為60%的濃縮鈾後，以色列和美國相繼對伊朗的核設施發動打擊，聲稱要阻止伊朗鈾濃縮進程，請問什麼是鈾濃縮？製造核武器和它有何關係？

河北讀者 王梓霖

所謂鈾濃縮，是通過物理或化學方法提高天然鈾中鈾-235比例的過程。自然界中的鈾主要由兩種同位素構成：佔比99.28%的鈾-238和僅佔0.71%的鈾-235。兩者的核心差異在於原子核內的中子數：鈾-238含146箇中子，鈾-235含143箇中子，兩者均含有92個質子。當鈾-235在受到中子撞擊時能產生持續的鏈式裂變反應並釋放巨大能量，而鈾-238的原子核幾乎不會發生裂變。因此，無論是民用核能發電還是軍用核技術，鈾濃縮的核心目標都是提升鈾-235在鈾材料中的丰度。

天然鈾多以化合物形態存在於礦石中，鈾含量高於0.05%的礦牀才具有工業開採價值。全球約2/3的已知鈾礦資源供應集中在澳大利亞、加拿大、哈薩克斯坦、納米比亞和俄羅斯。開採出的鈾礦石需經過複雜的物理和化學處理，轉化為高純度鈾化學濃縮物——俗稱“黃餅”（主要成分為重鈾酸銨或三氧化鈾）。這一中間產物是連接天然鈾礦石與後續濃縮工藝的關鍵環節。

當前工業鈾濃縮的主流方法之一是氣體離心法。由於鈾-238與鈾-235化學性質幾乎完全相同，分離難度極高。科學家巧妙地利用兩者因中子數不同產生的微小質量差（3箇中子質量），設計了高速離心機——其轉速可輕鬆突破每分鐘10萬轉。當氣態六氟化鈾（UF6）注入高速旋轉的離心機時，質量更大的鈾-238同位素分子傾向於富集在轉筒外緣，而較輕的鈾-235分子則靠近轉軸。數以千計的離心機以級聯方式精密連接，持續運轉數月甚至數年，通過層層分離，最終將鈾-235丰度逐步提升至所需水平。

從用途上看，丰度低於20%的濃縮鈾主要用於民用領域，如核電站燃料、醫用放射性同位素生產及科研反應堆，通常民用核電站燃料丰度在3%-5%之間；丰度超20%的濃縮鈾主要用於特殊軍用目的，例如核潛艇動力反應堆（丰度通常在20%-90%之間）；而製造核武器要求鈾-235丰度達到90%及以上。

將鈾-235丰度從天然水平（0.7%）提升至20%，所需工作量（分離功單位）遠大於從20%提升至90%。這意味着，一旦獲得足量丰度為20%的高濃鈾，將其進一步濃縮至武器級鈾所需的時間和資源將顯著減少——這構成了核擴散的重要技術節點。

然而，獲得武器級鈾僅是核武器計劃的第一步。後續挑戰還包括複雜的核裝置設計、特殊材料研製、實現核武器小型化與可靠投送能力，以及通過核試驗驗證其可靠性等。此外，想要保證有效的核威懾力量，還需要確保核武庫在遭受首輪打擊後具備一定生存能力與可靠的二次打擊能力。（張久）