首次核測武試將屆滿80年 技術已非機密 但仍難製造

美國於1945年進行了人類歷史上首次核試驗，迄今將近80年，但世界上真正擁有核武的國家仍不多。除了《禁止核子擴散條約》（NPT）的限制之外，其原因也包括核武很難製造，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日在新墨西哥州沙漠進行代號「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，各國研發並建立自己的核武庫，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已不再是祕密的情況下，核武發展也是科學和工程上的挑戰。

美國科學家聯盟（FAS）「核資訊計畫」主任克里斯登森（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。

克里斯登森以電子郵件告訴該網站說：「核爆的基本概念是核材料受到刺激，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（核裂變）反應。這種連鎖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

賓州州立大學核子工程教授澤菲（Matthew Zerphy）指出，核彈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，有一部分會轉化為鈾-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，也需要大量能源和專門設備。這個過程可能會釋放六氟化鈾的劇毒，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更棘手，因為這種元素不像鈾那麼自然存在。鈽是核反應爐的副產品，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，導致意外爆炸。

雖然將這些成分結合在一起的科學原理已廣為人知，但在極短的時間內建立和控制這種反應仍然很困難。

澤菲說，核武的設計是在引爆時，在非常小的空間非常迅速的產生「超臨界」分裂，而且在瞬間分裂和擴散。原子分裂的快速擴散是核反應如此具破壞性的原因之一。

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（核聚變），會產生更強烈的爆炸。核融合反應即太陽中心產生能量的反應。

一旦核武被製造出來，科學家和工程師就必須測試，以確保這些武器在使用時依照需求發揮作用。製造核武的複雜性可以說明，為什麼當今世界上的核武超級大國這麼少。◇