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活动二:视域广角:世界核问题与核和平
By  海洋 发表于 2008-11-19 17:15:00 

活动二:视域广角

世界核问题与核和平

一、浓缩铀与核武器

铀是存在于自然界中的一种稀有化学元素,具有放射性。铀主要含三种同位素,即铀238、铀235和铀234,其中只有铀235是可裂变核元素,在中子轰击下可发生链式核裂变反应,可用作原子弹的核装料和核电站反应堆的燃料。

    根据国际原子能机构的定义,丰度为3%的铀235为核电站发电用低浓缩铀,铀235丰度大于80%的铀为高浓缩铀,其中丰度大于90%的称为武器级高浓缩铀,主要用于制造核武器。

    在天然矿石中铀的三种同位素共生,其中铀235的含量非常低,只有约0.7%。为满足核武器和核动力的需求,一些国家建造了铀浓缩厂,以天然铀矿作原料,运用同位素分离法(扩散法、离心法和激光法等)使天然铀的三种同位素分离,以提高铀235的丰度,提炼浓缩铀。

    获得铀是非常复杂的系列工艺,要经过探、开、选、浸、炼、精炼等流程,而浓缩分离是其中最后的流程,需要很高的科技水平。获得1公斤武器级铀235需要200吨铀矿石。

    由于涉及核武器问题,铀浓缩技术是国际社会严禁扩散的敏感技术。目前除了几个核大国之外,日本、德国、印度、巴基斯坦、阿根廷等国家都掌握了铀浓缩技术。提炼浓缩铀通常采用气体离心法,气体离心分离机是其中的关键设备,因此美国等国家通常把拥有该设备作为判断一个国家是否进行核武器研究的标准。

二、核武器的由来和发展

1945869日,在二战结束的前夕,美国空军在日本的广岛和长崎接连投掷了两枚原子弹。这场人 类有史以来的巨大灾难,造成了10万余日本平民死亡和8万多人受伤。原子弹的空前杀伤和破坏威力,震惊了世界,也使人们对以利用原子核的裂变或聚变的巨大爆炸力而制造的新式武器有了新的认识。

    目前,人们通常所说的核武器是指利用原子核的裂变或聚变所产生的巨大能量和破坏力制造的具有巨大杀伤力的武器,即指利用能自行维持原子核裂变或聚变链式反应瞬间释放的能量产生爆炸作用,并具有大规模杀伤破坏效应的武器。

    裂变核武器的基本原理是使一定量的铀-235或钚-239从亚临界态向超临界态转变,也就是使核装置产生中子的速度大于中子从核装置逸出的速度。有两种方法可以实现这种转变:一种方法是把核装置分成两部分,而每一部分都小到不足以具有中子正增殖率,然后用炮式设备把两部分击成一块;另一种方法是用烈性化学炸药包住处于亚临界态的球形核装置,通过引爆将核装置压成超临界态。

    聚变核武器是使氢的同位素氘或氚化锂这类热核燃料中产生起爆条件,用裂变核弹的方法使核武器中的热核燃料具有10000000-20000000高温,从而引起核聚变。

    原子弹和氢弹通常以千吨或兆吨梯恩梯(TNT)当量作为单位来表示。如1945年美国投在广岛的裂变核弹,不到50公斤的铀释放出来的能量相当于2万吨化学炸药。各种聚变核弹即热核弹(氢弹),其威力最高可达60兆吨。据计算,在核武器爆炸时,1公斤铀-235全部裂变释放的能量相当于2万吨TNT释放的能量,而1公斤氘和氚的混合物完全聚变时放出的能量大约是1公斤铀-235完全裂变所放出能量的3-4倍。

核武器的种类

    目前,人们所说的核武器主要包括以下几种:

    原子弹:即主要利用铀-235或钚-239等重原子核的链式裂变反应原理制成的核武器,叫裂变武器,通常称为原子弹;

    氢弹:主要利用重氢(氘)、超重氢(氚)等轻原子核的热核聚变反应原理制成的武器,叫作热核武器或聚变武器,通常称为氢弹;

    中子弹(又称为加强辐射弹):是在氢弹基础上发展起来的,以高能中子为主要杀伤因素,主要用来杀伤人的小型氢弹,其主要特点是爆炸释放的能量不高,但核辐射很强,因而适于杀伤装甲目标内的有生力量,大幅度减少非直接攻击目标的连带毁伤,故被称为“干净的”战术核武器。

    目前,原子弹、氢弹和中子弹分别被称为第一代、第二代和第三代核武器,目前尚在研制中的冲击波弹、电磁脉冲弹等武器属于第四代核武器。

核武器的发展

    核武器几乎与二战相伴而生。193812月,德国化学家哈恩和物理学家斯特拉斯曼发现铀原子核裂变现象。笠年初,两位科学家将这一发现公布于世并得到了各国科学家的论证。不久,丹麦物理学家玻尔和他的合作者又从理论上阐述了核裂变的反应过程,提出了完成这一反应最好的原素是铀-235

    19398月,美国著名科学家爱因斯坦写信给罗斯福总统建议研制原子弹。他的建议当即得到美国政府的重视。19428月,美国政府正式启动名为“曼哈顿工程”的核弹研制计划,动用了60万名工程技术人员,耗资200亿美元,经过历时3年的努力,终于在二战结束前研制出了三枚原子弹。

    美国是世界上第一个拥有核武器的国家,也是迄今为止唯一使用过核武器的国家。美国于1945年研制出的3枚原子弹分别命名为“大男孩”、“小男孩”和“胖子”。“大男孩”是一枚钚弹,重约5吨,当量为1.9万吨TNT;“小男孩”是一枚铀弹,重5吨,当量为1.4万吨TNT;“胖子”是一枚钚弹,重4.54吨,当量为2万吨TNT,其中两颗分别投掷在日本的广岛和长崎。195431,美国试爆了氢弹,1963年,美国又宣布研制成功了“中子弹”。

    在美国研制同时,英国、法国和德国也在从事核弹的研制工作,但因受二战的影响,而未能在二战结束前完成原子弹的研制工作。

    在前苏联,物理学家赫廖罗夫和佩特扎克也发现了铀原子核的自发变裂现象。卫国战争爆发后,这一工作被迫中断。1943年初,前苏联的核武器研制工作得到了全面的恢复。

    1945年二战结束时,前苏联也基本上掌握了原子弹的研制和生产技术。1946年前苏联拨款50亿卢布用于核武器的研究工作,并建立了第一座原子能反应堆。1949829,前苏联在阿拉尔海附近的哈萨克试验场爆炸了第一颗试验性原子装置,从而打破了美国的核垄断地位。1953812,前苏联又进行了以固态氚化锂-6为热核燃料的第一颗氢弹试验。

1952515,英国在澳大利亚蒙特贝洛岛进行了首次原子弹试验。1957515,在太平洋圣诞岛进行的首次热核试验表明英国也掌握了氢弹的生产技术。作为另一个西方大国的法国,在核武器研制方面也不甘落后,继1960213试爆了第一枚原子弹后,1968824又试爆了第一枚氢弹。其后又进行了中子弹的试验。

    为了打破世界大国的核垄断,19641016,中国成功地爆炸了第一枚原子弹,同时中国政府明确宣布中国研制核武器完全是出于自卫,并公开承诺中国不首先使用核武器,不对无核国家使用核武器,最终目标是全面销毁核武器。随后,中国又进行了数次核试验。1967617,中国的第一颗氢弹爆炸成功。1969923,中国首次进行地下核试验爆炸和坑道自封闭技术获得成功。这是中国首次进行的地下核试验。19781014,中国首次竖井核爆炸试验成功。其后,中国又成功地进行了多次坑道和竖井方式的地下核试验。中国所进行的各次核试验都是在周密的安全防护下进行的,没有造成任何放射性伤害。1981年后,中国多年未进行大气层核试验。1986321,中国政府正式宣布今后不再进行大气层核试验。到1981年为止,中国在大气层中共进行了23次核试验,其中弹道导弹核武器空爆成功,标志着中国有了可用于实战的核导弹,取得了核弹头研制定型的完整经验。飞机投掷氢弹空爆成功,是中国核武器发展的又一个飞跃。1996730,中国政府宣布从即日起,中国开始暂停核试验。同年924日,中国等16个国家在纽约联合国总部首批签署了全面禁止核试验条约。

    生产制造一件核武器,需要高深的技术和较多的物质条件。其中至关重要的条件是拥有一定量的裂变材料。当前,由于科学技术的高速发展,不少国家相继掌握了核技术,从理论上讲具备了制造核武器的能力。根据当前的技术,获取用于核武器的裂变材料有两条途径,一是通过核反应堆获取燃料并经处理后获得,二是通过对贫化材料浓缩获得。因此,国际社会把凡具备上述设施的国家都称为有核能力的国家,截止到1998年,具有核动力反应堆或核研究反应堆的44个国家都被列入有核能力的国家。除了美国、俄罗斯、英国、法国和中国5个国家以外(19985月,印度和巴基斯坦先后试爆了核试验。核试验往往是检验其核武器成功与否的必要途径。),这些国家还包括以色列、日本、南非、伊朗、巴西、朝鲜和澳大利亚等。

核试验通常分为原理性试验、科学性试验、改进和定型核试验、库存安全性和可靠性鉴定核试验等。一些国家当前进行的核试验基本上是地下进行的。地下核试验是把设计的核装置(或核弹头)经过多种复杂的环境考验后,放到一定深度的地下进行核爆炸,以验证所试验的核装置(或核弹头)是否满足要求,验证理论计算和工程设计是否正确,以改进设计和为生产提供科学依据等。截止到19985月底为止,全世界总共进行了2058次核试验,其中美国进行了1032次,前苏联进行715次,法国进行了210次,英国进行了45次,中国45次,印度5次,巴基斯坦6次。

三、《不扩散核武器条约》及附加议定书

《不扩散核武器条约》 (Treaty on the Non-Proliferation of Nuclear Weapons -- NPT) 又称“防止核扩散条约”或“核不扩散条约”。

    20世纪60年代,随着苏联和美国加紧进行核试验,完善核武器,世界上反对核扩散的舆论日益强烈。美苏为了保住他们的核优势,乘机推动签订关于不扩散核武器条约的谈判,经过激烈的讨价还价,《不扩散核武器条约》于196871分别在华盛顿、莫斯科、伦敦开放签字,当时有59个国家签约加入。197035《不扩散核武器条约》正式生效,有效期25年。根据条约的有关规定,缔约国每5年举行一次审议大会,审议条约的执行情况。该条约的宗旨是防止核扩散,推动核裁军和促进和平利用核能的国际合作。 9954月,《不扩散核武器条约》缔约国在联合国总部举行审议大会,经过近一个月的激烈辩论,会议决定无限期延长这个条约。

    该条约共11条规定,主要内容是:有核国家不得向任何无核国家直接或间接转让核武器或核爆炸装置,不帮助无核国家制造核武器;无核国保证不研制、不接受和不谋求获取核武器;停止核军备竞赛,推动核裁军;把和平核设施置于国际原子能机构的国际保障之下,并在和平使用核能方面提供技术合作。

    《不扩散核武器条约》生效30多年来,在遏制核扩散、降低核危险、维护国际和平与安全方面发挥了重要作用。但近几年,国际核裁军、防止核扩散及和平利用核能的进程受挫。20055月,《不扩散核武器条约》审议大会在联合国总部举行,来自187个缔约国的代表参加会议。由于与会各方在核裁军、防扩散和中东无核武器区等问题上分歧严重,大会最终未能就《最后文件》草案达成一致。

    中国于19923月正式加入该条约。

    1992年1月27,法国决定签署不扩散核武器条约。8月3正式把参加不扩散核武器条约的批准文件递交美、英、俄3个签字国。

    199212月根据47届联大决议成立1995年《不扩散核武器条约》的审议和延长大会筹备委员会。19935月至19951月共举行了4次会议。筹备委员会为大会准备了临时议程和程序规则草案。根据筹委会的建议,会议期间将成立3个主要委员会,第一委员会将集中讨论条约中有关不扩散核武器、裁军和国际和平与安全(包括安全保障)条款的执行情况;第二委员会的工作是讨论不扩散核武器、保证措施和无核区条款的执行情况;第三委员会将讨论关于条约国家不受歧视地发展、研究、生产及使用和平核能条款的执行情况。

    由于德国、意大利、日本和瑞典的反对,条约在1970年生效时,只有25年的期限,25年后是否继续延长,如何延长则要根据多数会员国的意见决定。反对无限期延长的主要是“不结盟”国家和其它一些无核国家,如埃及、印度尼西亚、伊朗、墨西哥、尼日利亚、泰国、委内瑞拉等。这些国家认为核国家没有履行条约里的一些重要条款,例如全面禁止核试验,停止生产可制造核武器的裂变材料,对无核国家承担安全保证,允许无核国家获取和平核能技术等。这些国家认为,如果无限期延长,就会使核国家放松核裁军的努力,使事实上的“有核与无核”成为永久不可改变的、不合理的分配格局。德、意、日、瑞等原先反对永久性条约的4个国家,由于放弃发展核武器后,在获取和平核能技术方面得到保障,转而支持无限期延长条约。

    1995年5月11,在联合国《不扩散核武器条约》的审议和延长大会上,178个缔约国以协商一致方式决定无限期延长该条约。大会还通过了两个决议:核不扩散和裁军的原则和目标;加强《条约》审议机制。缔约国同时决定在5年之后举行审议大会,并在199719981999年举行三次预备会议。但代表们未能就一份关于该条约过去5年所起作用的最后报告达成一致意见。会议主席贾扬塔·达纳帕拉在闭幕词中说:“这次会议没有胜者,没有败者。获胜的是条约本身。” 

   199747,条约缔约国在联合国总部举行1997年预备会议,会议审议了核不扩散与核裁军领域工作的进展情况。中国、法国、俄罗斯、英国和美国的代表发表联合声明,重申支持《不扩散核武器条约》,全面执行包括裁军在内的各项条款。同年515日,国际原子能机构理事会核准了附加议定书。

    1999年5月10,2000年审议大会第三次筹委会会议在联合国举行。中国代表团团长沙祖康参加了会议并发言指出,国际社会必须努力建立公正、合理的国际政治和经济新秩序,坚决反对和彻底摒弃霸权主义和强权政治。唯有这样,每个国家才会有安全感,才能保证核裁军和防止核武器扩散取得成功。

   20055月,《不扩散核武器条约》审议大会在联合国总部举行,来自187个缔约国的代表参加会议。由于与会各方在核裁军、防扩散和中东无核武器区等问题上分歧严重,大会最终未能就《最后文件》草案达成一致。

中国于19923月加入《不扩散核武器条约》,1998年12月签署了附加议定书。截至200511月,签署附加议定书的国家有106个。

 

 

讨论与探究:同学们读完上面的三段材料,你对世界核威胁和和和平利用的前途有何看法?请你将自己的看法写成短文和同学交流,看谁写得最好!

 
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