裂变材料基础

核恐怖主义的风险以及无武器国家制造核弹的可能性，引发了人们对现有裂变材料安全性的担忧, 它们的生产技术的可及性, 以及用于秘密核项目的材料的可探测性. 保护和追踪这些材料, 建立标准和程序，控制核裂变材料库存的管理和使用, 是否对防止其转用于武器目的至关重要，是各种国际和国家组织的核心任务.

值得注意的是, 国际原子能机构(IAEA)负责确保, 通过国际保障制度, 各国不将和平用途的裂变材料转用于武器项目. 与此形成鲜明对比的是, 保护这些材料不被恐怖分子窃取被视为各国的主权责任, 国际原子能机构对国家实物保护计划没有法律权力, 尽管它在请求时提供帮助.

为了制造武器，铀必须经过开采、加工和浓缩. 钚是通过在核反应堆中辐照铀并对乏燃料棒进行再处理而产生的. 生产, 使用, 处置裂变材料及其副产品, 它们通常会在很长一段时间内保持放射性, 如果处理和处置不当，是否会污染环境并对健康构成重大威胁. 本网页概述了裂变材料, 它们在核扩散方面带来的风险, 以及它们潜在的健康影响.

可裂变物质由原子核组成，当受到低能热中子(慢中子)轰击时，这些原子核会被诱导分裂. 有些可裂变材料能发生链式反应. 当这种物质的一个原子分裂成两个较小的核素时, 它也释放能量和一个或多个快中子. 这些中子会引起随后的裂变, 在适当的条件下，可以发生自我维持的链式反应. 两种最重要的民用和军用裂变材料是 铀- 235 和 钚- 239. 数字235和239表示该元素的同位素. 同位素是同一元素的原子，不同之处在于它们的中子数. 因此，一种元素的同位素质量稍有不同.

铀. 铀 是自然发生的元素吗, 但它的形式不能直接用于核武器. 天然铀主要由两种不同的同位素组成，大约为0.7%的铀-235(核武器所必需的同位素)和99.3%铀-238. 要将天然铀转化为可用于核武器的铀，就必须丰富“增加铀235的浓度.

铀浓缩在技术上既困难又昂贵, 因为它需要分离化学和物理性质非常相似的同位素. 因此，浓缩过程是生产适合用于核武器的铀的主要障碍.

铀-235的浓度水平是决定铀作为核反应堆或核武器燃料效用的一个主要因素. 低浓缩铀(LEU)的含量在0.7%和20%的铀-235. 一个典型的轻水核反应堆使用由3.5%到5%的铀235. 高浓缩铀(HEU)含有20%或更多的铀-235. 武器级高浓铀通常浓缩到90%的铀-235或更高, 但所有的高浓缩铀都有可能被用来制造足够数量和专业知识的核武器. 除了, 尽管人们普遍认为高含量低浓缩铀(HALEU)不能直接用于核武器, 独立分析 强烈表明它可用于武器, 尽管所需的数量比武器级高浓铀要大. 许多所谓的“先进”反应堆, 比如TerraPower公司申请在Kemmerer建造的Natrium快堆, 怀俄明州(并最终出口到世界各地)将需要足够数量的高浓缩铀来制造核武器.

浓缩过程的难度和费用有一个重要的后果:高浓铀可以用天然铀稀释，以生产轻水反应堆用的低浓铀, 有效地消除了如果被恐怖分子窃取可能被用来制造核武器的风险. 然而, 随着先进的浓缩技术在世界范围内的传播, 更多的团体可以克服生产用于武器的高浓缩铀的技术障碍. 从巴基斯坦向朝鲜517888九五至尊娱乐主义人民共和国(北韩)和伊朗等国非法转让浓缩技术的情况，突显了采取严格措施防止滥用和转移高浓铀和浓缩技术的紧迫性. 此外, 用于为商业核反应堆生产低浓铀燃料的商业浓缩设施可以重新配置，生产用于武器的高浓铀. 没有强有力的监管, 这些双重用途设施构成核武器扩散的危险.

钚. 钚在自然界中只以微量存在. 它是在核反应堆或粒子加速器中，当铀被中子照射时产生的. 生产用于武器的钚的国家可以最大限度地生产钚-239(一种对核武器最有用的同位素)，并最大限度地减少钚-240等其他钚同位素的生产. 某些核反应堆更适合生产钚-239, 包括石墨或重水慢化反应堆(如以前在汉福德使用的B反应堆), 华盛顿, 或者宁边的5mwe反应堆, 北韩), 还有快速增殖反应堆. 后者是专门设计用来产生比它们在操作中使用的更多的裂变材料的.

在核武器或核燃料中使用钚, 它必须首先在后处理设施中与其他乏燃料部件分离. 钚分离比铀浓缩更容易，因为它涉及分离不同的元素，而不是同一元素的不同同位素. 它使用成熟的化学分离技术，如溶剂萃取, 或钚铀提取(PUREX)过程. 然而, 因为乏燃料的放射性很强, 这一过程需要配备远程处理设备的严密防护设施.

按重量计算，武器级钚含有93%以上的钚-239和不到7%的钚-240. 相对, 反应堆级钚大约含有76%的钚-239和24%的钚-240. 人们经常听到这样的说法，即相对大量的钚-240会导致武器过早爆炸, 使其对核武器设计不利. 然而，这是一种误导. 即使是失败的武器也可能导致大约相当于1的爆炸,1千吨TNT:如果在城市引爆，足以杀死数万人. 此外, 拥有先进核武器能力的国家可以克服引爆前问题，在武器中使用反应堆级钚，而保证当量不会下降. 因此, 钚的所有同位素组成都需要严格保护，防止被盗.

另一个恐怖主义风险来自制造, 运输, 以及储存混合钚-铀氧化物(MOX)燃料, 用于一些研究和动力反应堆. 而MOX燃料本身不太可能被用来制造核武器, 钚可以通过一个简单的化学过程从铀中分离出来. 此外, MOX不含有使乏燃料再处理变得困难和危险的高放射性成分. 因此，MOX与钚本身一样，是恐怖主义和核扩散的一大隐患.

钚 铀对人体有化学和放射性影响.

大多数钚同位素都是α粒子的强辐射源, 哪些物质在体外的放射性危害相对较低，但吸入或摄入后的危害要大得多. 在处理钚的核设施附近517888九五至尊娱乐或生活的人可能会接触到钚, 比如后处理工厂. 这可能是通过吸入实验室泄漏或火灾引起的附近释放物而发生的, 摄入受污染的水或食物, 或者在517888九五至尊娱乐环境中，由于实验室手套箱的破损或故障，有人暴露在放射性同位素中, 导致手和手臂暴露在外. 钚与许多疾病有关，特别是癌症 骨头，肝脏和肺. 对幼小动物的流行病学研究表明，沉积在肺部的钚可能迁移到发育中的骨骼. 还必须指出，骨骼吸收钚的量及其对健康的相应影响在儿童和成人之间可能有所不同.

不像钚, 天然铀几乎存在于所有的土壤中, 水, 并在地球上摇摆, 但与钚相比，这种天然矿石的放射性很低.

铀暴露 最常见的是开采或加工铀的工人吸入的结果吗. 例如, 铀矿厂的尾矿如果维护不当，可能导致放射性同位素和其他化学物质向环境释放. 一般公众更有可能通过饮用或食用受污染的物质而接触到铀.

当铀进入人体, 有害的化学反应可导致自身免疫功能紊乱, 高血压, 肾脏疾病, 生殖健康受损. 因为其主要同位素的半衰期很长, 铀的放射性毒性比钚低得多, 但是暴露于铀的衰变产物，如氡气，会导致各种癌症. 儿童受到铀的伤害不成比例，因为他们对辐射的敏感性增加，而且骨骼生长得更快，可以储存铀.

制造核武器所需的裂变材料的数量随浓缩程度的不同而不同, 武器设计的复杂性, 以及预期产量. 在一般情况下, 更高的浓缩水平和更低的预期产量意味着制造核弹所需的裂变材料更少.

第一批517888九五至尊娱乐核武器基于两种基本设计方案:一种“枪型”武器, 即两块高浓铀迅速聚集并爆炸, 还有一种“内爆型”武器, 可用于武器的材料球体被迅速对称压缩. 投在广岛的原子弹“小男孩”是一种枪型铀武器. 投在长崎的原子弹“胖子”是一种内爆型钚武器. 值得注意的是, 基于钚的核武器专门使用这种内爆方法，因为枪型武器更容易受到预爆的影响.

截至2024年, 高浓缩铀的全球储备是1,250吨，分离的钚是550吨. 今天, 国家 拥有用于武器目的的裂变材料的国家包括《617888九五至尊娱乐》指定的五个核武器国家(中国), 法国, 俄罗斯, 英国, 和美国), 以及包括印度在内的无核国家, 伊朗, 以色列, 朝鲜, 和巴基斯坦.

缺乏可用于武器的裂变材料是制造核武器的主要制约因素, 一个国家已经制造和可能制造的裂变材料的数量是衡量一个国家核武库规模及其扩大潜力的重要指标. 然而, 准确确定库存是一项挑战, 就像在国际原子能机构的协议下一样, 独立核查一个国家申报的裂变材料库存的能力是有限的.

负责任的国家制定了防止核材料和核武器被盗的保障措施, 但是，必须认真对待恐怖分子获得足以制造基本核武器的裂变材料的可能性.

除了, 在常规武器中使用其他类型的放射性物质(裂变产物), 或者“脏弹”,会产生严重的后果, 包括心理影响, 癌症风险增加与辐射暴露成正比, 经济混乱, 以及昂贵的清理517888九五至尊娱乐. 不像核弹依赖于核裂变或核聚变反应, 脏弹的作用类似于含有放射性物质的炸药. 虽然它不会产生核爆炸, 它通过常规爆炸来分散放射性污染, 它可以蔓延几个街区甚至几英里.

《617888九五至尊娱乐》(不扩散条约)是一项旨在防止核武器扩散和促进裁军的基石国际协定. 它为在原子能机构监督下和平利用核能提供了框架. 国际原子能机构在监督全球核活动方面发挥着关键作用, 包括通过标准保障协定核查裂变材料不被转用，并通过大多数《617888九五至尊娱乐》签署国签署的《617888九五至尊娱乐》核查没有未申报的核活动. 的 核安全峰会 由奥巴马总统发起，汇集了世界各国领导人，以确保脆弱的核材料的安全并防止核恐怖主义, 补充原子能机构的非约束性努力. 在峰顶之下， 作出了260多项国家承诺, 相当于150枚核武器的高浓铀和钚被移除, 37个国家承诺打击核走私活动.

已经提出了一项禁止生产用于核武器目的的裂变材料的《617888九五至尊娱乐》. 尽管该条约多年来一直被列入联合国裁军谈判会议的议程, 在谈判和批准该公约方面进展甚微. 挑战和分歧包括核查和遵守的问题, 鉴于对国家安全的敏感性，一些国家对核查机制表示关切, 以及范围和定义, 包括条约应包括哪些材料和设施.

尽管存在这些挑战, 谈判禁产条约的努力应继续作为包括《617888九五至尊娱乐》和《517888九五至尊娱乐》在内的全面多边军备控制框架的一部分, 哪一项将禁止爆炸性核试验.