《环球时报》答读者问：什么是铀浓缩？造核弹为何离不开它？

编辑同志：

国际原子能机构声称伊朗拥有约400公斤丰度为60%的浓缩铀后，以色列和美国相继对伊朗的核设施发动打击，声称要阻止伊朗铀浓缩进程，请问什么是铀浓缩？制造核武器和它有何关系？

河北读者 王梓霖

所谓铀浓缩，是通过物理或化学方法提高天然铀中铀-235比例的过程。自然界中的铀主要由两种同位素构成：占比99.28%的铀-238和仅占0.71%的铀-235。两者的核心差异在于原子核内的中子数：铀-238含146个中子，铀-235含143个中子，两者均含有92个质子。当铀-235在受到中子撞击时能产生持续的链式裂变反应并释放巨大能量，而铀-238的原子核几乎不会发生裂变。因此，无论是民用核能发电还是军用核技术，铀浓缩的核心目标都是提升铀-235在铀材料中的丰度。

天然铀多以化合物形态存在于矿石中，铀含量高于0.05%的矿床才具有工业开采价值。全球约2/3的已知铀矿资源供应集中在澳大利亚、加拿大、哈萨克斯坦、纳米比亚和俄罗斯。开采出的铀矿石需经过复杂的物理和化学处理，转化为高纯度铀化学浓缩物——俗称“黄饼”（主要成分为重铀酸铵或三氧化铀）。这一中间产物是连接天然铀矿石与后续浓缩工艺的关键环节。

当前工业铀浓缩的主流方法之一是气体离心法。由于铀-238与铀-235化学性质几乎完全相同，分离难度极高。科学家巧妙地利用两者因中子数不同产生的微小质量差（3个中子质量），设计了高速离心机——其转速可轻松突破每分钟10万转。当气态六氟化铀（UF6）注入高速旋转的离心机时，质量更大的铀-238同位素分子倾向于富集在转筒外缘，而较轻的铀-235分子则靠近转轴。数以千计的离心机以级联方式精密连接，持续运转数月甚至数年，通过层层分离，最终将铀-235丰度逐步提升至所需水平。

从用途上看，丰度低于20%的浓缩铀主要用于民用领域，如核电站燃料、医用放射性同位素生产及科研反应堆，通常民用核电站燃料丰度在3%-5%之间；丰度超20%的浓缩铀主要用于特殊军用目的，例如核潜艇动力反应堆（丰度通常在20%-90%之间）；而制造核武器要求铀-235丰度达到90%及以上。

将铀-235丰度从天然水平（0.7%）提升至20%，所需工作量（分离功单位）远大于从20%提升至90%。这意味着，一旦获得足量丰度为20%的高浓铀，将其进一步浓缩至武器级铀所需的时间和资源将显著减少——这构成了核扩散的重要技术节点。

然而，获得武器级铀仅是核武器计划的第一步。后续挑战还包括复杂的核装置设计、特殊材料研制、实现核武器小型化与可靠投送能力，以及通过核试验验证其可靠性等。此外，想要保证有效的核威慑力量，还需要确保核武库在遭受首轮打击后具备一定生存能力与可靠的二次打击能力。（张久）