自从美国第一次氢弹试验成功已经过去60年有余,而至今除了美国之外也只有四个国家(俄罗斯、法国、中国和英国)能够独立制造一枚这样的武器。近期朝鲜宣布自己的氢弹试验成功,但是你目前完全可以将金正恩的吹嘘抛之脑后。
除上述国家之外,少部分国家,例如印度、巴基斯坦、南非、以色列以及朝鲜可以制造较为简单的核武器,原子弹,但是,在世界上没有什么技术像氢弹技术能在如此长的时间里只掌握在少数国家手中?这是什么原因呢?
也许是因为美国和俄罗斯之间的冷战威慑了一些国家不愿加入到这场恶斗之中,不过,印度和巴基斯坦并没有因此止步;也许是因为冷战之后的核不扩散游说集团确实说服了一些国家,让他们认为自己并不需要核武器(例如南非,在1991年就放弃了这一武器),但是伊朗和朝鲜仍然在不停尝试研发核武器。
所以,英国伦敦国王学院的核武器专家Robert Downes认为,最有可能的原因就是这实在是太难了。
让我们从制造核武器的一些基本点开始看一看为什么制造氢弹如此困难。
首先要制造燃料
核武器利用的是“强大的核力”,核力将带正电的质子围聚在原子核的周围。虽然其是短程力,但是力量非常强,大概是引力的100万万万亿倍左右,所以可以轻而易举地克服正电荷之间的排斥力。(为了对比,你可以想象如果要把两块强磁体的北极放在一起是多么困难。)
核武器有两种,他们或是通过将大原子分裂(原子弹中的核裂变)或是将两个原子聚合成新原子(热核炸弹,亦即氢弹中的核融合)来产生强大的核力,两种反应过程都会释放巨大的能量。太阳以及其他许多星体都是类似的大型聚变反应堆。
制造核武器的第一个障碍是找到核燃料。仅有极少数种类的原子可以满足制造所要求的大小和数量。裂变式原子弹用到的元素通常是铀或钚,或者是核聚变武器所需的是氘氚混合(它们都是氢的罕见同位素)。
想要收集到能制造核武器级别的铀并不容易。首先需要对不稳定的铀-235进行浓缩,它大概只占天然铀的1%左右,而占其余99%的铀-238因为裂变困难并不能用于制作核武器)。想要分离这两种同位素(基本完全一致,仅重量有差别)并不容易,需要消耗很多能量。
制作第一枚原子弹时,当时的浓缩铀工厂占地超过40英亩,管道长度超过100英里(161公里),并动用了数千部加热器和压缩机,将金属铀转换成气态以便于分离同位素。