美国计划在民用反应堆中使用武器级铀是危险且不必要的

scientific 20231029

  • 核反应堆
  • 核不扩散
或许对一个国家或寻求制造核武器的恐怖分子来说,最简单的方法是,从运行在数十个国家(其中包括许多不具备大型核电站的国家)的小型研究反应堆中,提取出足够数量的武器级高浓缩铀(HEU),这些反应堆名义上用于和平用途。据已故曼哈顿计划物理学家路易斯·阿尔瓦雷茨称,即使是高中生,“只要把一半材料掉在另一半上,就有很大机会引发一次高威力爆炸。”正因如此,美国早在近半个世纪前就启动了一项逐步从这些设施中消除此类危险燃料的计划。然而,如今美国能源部却出人意料地,反而在增加这种致命情景发生的可能性,通过向一个新的研究反应堆提供足够制造大量核武器的武器级铀。这种危险并不仅仅是假设性的。1990年,伊拉克总统萨达姆·侯赛因在入侵邻国科威特之后,曾秘密下令启动一个紧急项目,从其外国供应的研究反应堆燃料中提取HEU,以制造原子弹,但幸运的是联合国的干预使他的部队被驱逐,并在阴谋得逞前打断了计划。为了防止这种严重风险,自上世纪70年代以来,美国政府率先推动国际合作,通过将研究反应堆中的高浓缩铀替换为低浓缩铀(LEU)燃料,来消除HEU。这种LEU通常用于核电站,不适于制造核武器。(LEU中铀-235的含量低于20%,无法用于核武器,而研究反应堆中通常使用的HEU燃料则浓缩到93%的含量,与美国核武器中使用的相同。)由美国主导的该项目已帮助控制核扩散,并通过将71座国内外反应堆(甚至包括仅含1公斤HEU的小型反应堆)从使用HEU转换为使用LEU燃料,从而防止核恐怖主义。自上世纪70年代以来,美国已不再建设使用HEU燃料的民用反应堆,其他国家也自90年代后不再建设此类反应堆。但拜登政府却计划违反这一防扩散政策,向一家私人所有、主要由美国政府资助的实验性研究反应堆提供超过600公斤的武器级铀——足够制造数十枚核武器。如果该项目得以推进,其他国家也会坚持违反这一政策,拒绝接受双重标准。无论他们从美国进口HEU、从俄罗斯购买,还是自行建造浓缩设施,核扩散和核恐怖主义的风险都将再次上升。美国政府将为建造液态氯化物反应堆实验(MCRE)提供1.13亿美元成本中的9000万美元,该实验旨在研究一种名为液态氯化物快堆的商业版本的可行性。尽管目前还没有此类核电厂存在,理论上它们将采用液态燃料——高温盐中溶解的铀——来维持裂变反应并传输产生的热量。支持者声称,与目前所有核电站中使用的固体燃料相比,液态燃料可以更高效地为工业用途提供电力和热量。这一概念并非完全新颖。上世纪60年代,美国橡树岭国家实验室曾尝试过类似方案,被称为液态盐反应堆实验,但因盐、高温和辐射的腐蚀性组合导致该实验基本失败,并留下了一种特别难处理的放射性废物问题,至今仍未解决。60年后的今天,能源部决定继续投入资金,试图挽回之前的损失。MCRE的技术改进之处在于使用“快中子”(高能中子)而非上世纪60年代实验和所有美国核电站中使用的“热中子”(低能中子)。快中子能促进某些反应堆中产生的放射性人工元素的裂变,从而略微减少核废料的长寿命放射性。但快中子在诱发铀-235裂变方面效果较差,而铀-235对维持推动反应堆运行的链式反应至关重要。因此,燃料需要更高的铀-235浓度,高于通常用于核电站的4%浓缩度的LEU。然而,像MCRE这样的液态盐快堆并不需要使用HEU。这一事实毋庸置疑,因为拜登政府及其私人合作伙伴都承认,如果将来建成商业版本,也将使用LEU燃料。既然如此,如果该反应堆可以使用LEU燃料,为什么拜登政府却资助使用HEU的版本,从而违反美国的防扩散政策呢?答案很简单,因为政府将成本置于国家安全之上。能源部官员在最近的一封信函中承认,使用LEU燃料进行MCRE实验“完全符合美国的防扩散政策”,该政策强调“除非使用武器可用核材料符合美国的重要国家利益,否则不应在新的民用反应堆或其他民用目的中使用。”尽管如此,拜登政府仍然决定使用HEU燃料,“以缩小实验反应堆的体积,并减少放射性废物。”讽刺的是,其他国家也提出了同样的理由,以游说其自身使用HEU燃料,但美国政府在过去半个世纪中一直拒绝此类请求,强调防扩散值得额外成本,美国自身也言行一致。这种坚持避免双重标准的长期政策,对获得外国合作至关重要。可惜的是,拜登政府现在却转向了“只许州官放火,不许百姓点灯”(Do as I say, not as I do)的政策,这种政策几乎注定会失败。今年早些时候,美国专家——包括三位美国核能管理委员会前委员和三位负责防扩散事务的前副国务卿——警告能源部官员,他们的计划“将损害美国长期以来的HEU最小化政策,从而增加核扩散和核恐怖主义的风险”,并敦促他们“暂停MCRE的进一步工作,直到贵部门的核能办公室开发出替代的LEU设计方案。”上世纪90年代初,当美国官员首次计划建造一个使用HEU燃料的研究反应堆时,由于“反对在反应堆核心使用高浓缩铀”,时任总统比尔·克林顿最终取消了该项目。唯一的问题是,乔·拜登是否会再次展现这种美国的领导力,还是毫无理由地破坏世界上最成功的核不扩散计划之一。这是一篇观点与分析文章,作者表达的观点未必代表《科学美国人》(Scientific American)的观点。

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