朝鲜“氢弹”发展能力

2016-03-21 16:40李梅
兵器知识 2016年3期
关键词:当量核聚变氢弹

李梅

对于朝鲜已经拥有氢弹的说法,外界普遍质疑。美国白宫新闻秘书称:“目前就我们获得的信息,我们对这一说法表示严重怀疑”;俄联邦委员会国防委员会第一副主席认为目前实际上没有机会避开全世界秘密制造热核武器;法新社称,朝鲜方面在其核武器问题上已经做过多次无法验证的表态;日本媒体也指出,朝鲜虽一再强调已经拥有核武器,但提出拥有氢弹的言论却是首次;韩国情报官员称,目前没有任何证据表明朝鲜已经拥有氢弹能力,提到氢弹是纯属修辞性的说法。对于外界质疑,朝鲜官方和媒体都未作出解释,那么,朝鲜是否有能力发展氢弹呢?

朝鲜“氢弹”发展条件分析

众所周知,所谓氢弹是通过点燃氚及氘等质量较轻的原子核发生的核聚变,瞬间释放出巨大能量,其通常威力达到几千万吨级TNT当量。而原子弹是以铀及钚元素核分裂释放出能量,其威力通常为几百至几万吨级TNT当量。氢弹武器发展通常需要以下几个关键环节。

核聚变材料研制氢弹这样的热核武器首要的就是氚及氘等热核聚变材料。不过在地球上,氘和氚这两种氢的同位素却极为稀少,这些材料必须人工制取。目前,最常见的办法有两种,一种是用高富集锂-6的合金或陶瓷做成靶件,放到反应堆中去辐照,可以产生氚;另一种办法则是从反应堆里经过中子照射的重水中提取氚,这里所谓的重水就是氘与氧结合的产物。但这两种方法生产效率都非常低,因此氚仍是一种极为昂贵和难以获得的材料,其成为研制氢弹的重要障碍之一。实际上,由于无法大量生产聚变所需氚,因此氢弹并非直接装填氚,而是装填氘化锂或氘氚化锂,这种物质在受到中子照射后就会“生产”出足够的氚,氘化锂的生产相对氚来说,那就简单得多了,这一曲折认识曾经阻碍了美俄氢弹武器的发展。但是韩国国情院2015年9月曾透露发现朝鲜新建核设施开始运转,该设施被认为与氚或氘化锂材料的生产有关。

触发“扳机”目前热核武器的触发扳机仍然是裂变的原子弹,但作为触发扳机的初级,原子弹需要实现小型化和高可控性。从朝鲜进行的三次核试验情况来看,其一直在争取裂变武器的实用化和小型化。2006年朝鲜核试验震级3.6级,当量约0.8千吨,2009年朝鲜核试验震级4.7级,当量约5千吨,2013年核试验震级5.1级,当量约6~7千吨。可以看出,其核试验当量趋于稳定增大,这表明其可控性增强。从各国核武器发展历程看,首次核试后应致力于装置的小型化和实战化。朝鲜首次试验的缺陷被认为是朝鲜可能采用了适用于导弹携载的紧密型结构设计,导致核爆不充分,可见朝鲜从一开始就可能将核武器的小型化作为设计指标。这在西方国家和美国科研机构中已形成共识,认为朝鲜现在已经拥有足够的制造核弹的能力,并且在弹头小型化方面可能已实现了突破。因此朝鲜应该已经具有作为氢弹触发扳机的原子弹的设计和制造能力。

热核聚变技术在裂变武器取得成功后,热核武器研制中最大的障碍就是热核聚变技术和理论的突破,这一问题曾经长期困扰法国,导致其在原子弹领先我国的情况下,氢弹武器研制长期停滞,直到在美国专家透露相关知识后才取得进展。目前已知的氢弹设计主要是美国人发明的“泰勒-乌拉姆”构型,这是一种“两级核武器”,即“初级”和“次级”,利用初级爆炸发出的X射线,可以在“次级”被破坏之前引发它的聚变反应。从目前情况看,朝鲜的聚变技术可能在其首次核武器试验后不久即开始了。2010年5月,朝鲜《劳动新闻》报道称,朝鲜科学家以100%的本国技术,最终成功获得了核聚变技术,造出了独特的热核反应装置。这则新闻实际是向外界透露其早已启动了热核聚变技术和理论的研究。如果朝鲜坚持这一领域发展,从2006年首次核试验至今已经10年,即120个月,而世界核大国的首次核爆时间到氢弹试验时间基本都少于这一时间。例如,美国用了87个月,苏联用了75个月,英国66个月,法国102个月,中国只用了26个月。虽然朝鲜客观条件较差,但由于核武器发展越晚的国家掌握氢弹原理的用时基本越短,所以朝鲜掌握热核聚变技术也是可能的。

氢弹核试验早在2013年5月韩国情报部门就预测朝鲜可能在第四次核试验中测试氢弹。其理由之一就是朝鲜在2013年2月进行的第三次核试验中可能测试了助爆型核弹。所谓助爆型核弹就是在裂变芯中放入少量混合物,利用裂变反应放出的能量,使中心温度提高,发生显著的聚变反应,聚变中子在裂变材料中的增殖,增加了原子核的裂变,从而提高了裂变材料的利用率,增加裂变威力。实际上美国和苏联都是通过助爆型原子弹的试验验证核聚变技术。例如,美国是在1951年5月通过代号“乔治”的助爆型核弹试验首次实现了热核反应,成功的验证了辐射内爆原理的可行性,随后在1952年11月才试爆了首个采用泰勒-乌拉姆构型制造的分级氢弹装置“麦克”。而苏联为了验证氢弹理论研究成果,于1951年9月、10月进行了两次助爆型原子弹试验,第一次为地爆,威力约2.5万吨TNT当量,裂变装料是钚239;第二次为空爆,威力约5万吨TNT当量。在试验中证实了裂变引爆聚变装料的理论依据,解决了不少具体的技术问题,尤其是解决连接裂变弹与聚变弹之间的重要环节,使部分氘化锂6装料产生瞬间聚变反应,提高爆炸威力达1/3以上。因此,如果像外界推测的那样,朝鲜在2013年进行的第三次核试验或之后的第四次核试验中对助爆型原子弹进行试验,则可以推测朝鲜基本已经掌握氢弹技术,并可能进行氢弹试验,但由于氢弹威力较大,朝鲜必须对现有的地下核试验设施进行加固或在丰溪里核试验场之外选择新的试验场所。

朝鲜“氢弹”发展现状

热核发展与试验基础薄弱虽然朝鲜长期开展热核聚变研究,但热核武器发展与试验基础薄弱,因此朝鲜目前拥有真正意义的热核武器并进行试验的难度较大。氢弹的制造原理并不复杂,制备氘化锂6的技术难度也不大。但是相比原子弹技术公开讨论不同,具备实战意义的氢弹理论构型是各核国家讳莫如深的最高机密,之所以保密程度更高是因为其与原子弹相比,物化的障碍相对小,更大的障碍似乎存在于一捅即透的设计基础数据和理论技术。在表面上看来,印度、巴基斯坦两国是突然进行连续核试验,但是两国此前均经历了长期的技术积累,多次裂变核试验所获得的相关数据为其最后的热核武器试验提供了有力的技术支撑。朝鲜国家经济规模较小,加之受到制裁,其处境远比印巴开发核武器时更为严酷。从全球几大核大国的热核武器发展来看,从原子弹到氢弹,所需技术上的积累比较多,对工业制造技术的要求也非常高,如果朝鲜要跨越这些核大国走过的路,则需要具备强大的计算机模拟能力,这一能力比工业制造的技术更重要。从工业技术、计算机模拟能力等方面看,朝鲜跨越难度较大。

热核聚变原理有所突破前面已经谈到,从朝鲜首次核爆至今已100多个月,超过了已经拥有氢弹武器的所有国家(由于无法确定实际拥有时间,因此印巴除外)。需要注意的是,在印度和巴基斯坦于1998年进行的多次核爆试验中,两者几乎在首次核爆中即证明已经掌握了热核武器技术。因此朝鲜在如此长的时间内实现热核聚变原理和技术的一定突破是有可能的。

“氢弹”尚未武器工程化韩国情报机构称,连核武器小型化都未做好的朝鲜,还不具备制造氢弹所需的技术力量。实际上,这一问题也曾发生在印度,印度宣称在1998年核爆试验中包括至少1次热核武器试验,但是外界分析印度此次爆炸的只能算得上是热核试验装置,该装置体积庞大、结构复杂,重量达到十数吨,为了保证氚等聚变材料的品质,外界甚至将其形容为大型冰箱,基本不具备武器工程化水平,只能完成原理验证。因此英国皇家国际事务研究所亚洲项目主管对此评论称:“虽然自80年代朝鲜就有研发高度浓缩铀以及钚的核项目,但很难看出他们是如何从这一项目实现跨越发展研制出1枚真正的氢弹的。”当然,一旦原理突破实现工程化只是时间问题,美国约翰霍普金斯大学研究员乔尔·威特表示朝鲜在2020年前后可能拥有氢弹。

正在试验“增强型原子弹”有一种可能是朝鲜将其试验的增强型原子弹称为“氢弹”。一般认为,氢弹中“次级”聚变爆炸时放出的能量应该远远大于初级的原子弹,因此还形成了一种说法,即聚变能量超过50%的核武器叫做“氢弹”。这种说法有一定道理,因为通过聚变反应助爆增强的原子弹也会发生核聚变反应,但其并没有使用“泰勒-乌拉姆”等以聚变能量为目的的武器构型,因此武器威力主要还是裂变反应。“增强型原子弹”实际就是“聚变助爆式裂变武器”,与通常被称为氢弹的“多级式核弹”相比,其仍为“单级核弹”,结构较为简单。更重要的是,小型化核武器、可调当量等技术都是在增强型原子弹的基础上发展出来的。将增强型原子弹外层包裹的铀238反射层换成铍,就可以在不影响当量的条件下大幅度缩小直径和重量,这样压缩这个内层核心所需要的炸药也就可以减少,进而减少炸弹的总体质量。另一方面,通过增减炸弹核心内氘、氚的数量,就可以控制爆炸的当量。但不可否认的是增强型原子弹通常似乎是氢弹发展的必由之路,因为其需要通过有限聚变反应验证热核聚变的基本原理和认识,美苏氢弹发展的实践也是这样的。

朝鲜“氢弹”发展的动因

缓解面临的国内外压力美韩等国始终希望通过军事压力迫使朝鲜放弃核武器研制,并在未来的政治谈判中使之屈服,特别是美国近期加大了该地区已有的强大军事存在,比如美国向日本出售“全球鹰”和“萨德”系统,以扩大对朝导弹打击和防御能力,同时宣布对朝鲜火箭部队实施制裁,这些都使朝鲜感受到巨大的国际压力。而透露给国际社会敏感的“氢弹”消息,不但使全球目光再次聚焦半岛,而且可增大与美韩谈判的筹码,从而缓解朝鲜面临的种种压力。

宣示其坚定的核武装道路2013年3月,朝鲜劳动党中央委员会举行全体会议通过了经济建设和核武力建设并举的新的战略路线。外界分析认为,朝鲜将核武装与经济建设挂钩主要是希望通过部署核武器减轻其常规力量的压力,从而腾出手来发展经济,增强国家物质实力。而此次“氢弹”宣示无疑是核武装这一基本国策的贯彻和实现。

增强对外战略威慑能力由于设计原理局限,原子弹的威力与其装填的核材料多少有直接关系,而这是朝鲜大规模装备核武器的物质瓶颈之一,而使用聚变原理即可大幅度提高武器威力。例如,一个1万吨左右爆炸能量的助爆原子弹,如果有1.5克氘与氚完全反应,则聚变反应放能只有200吨,不过占总能量的2%,98%仍为裂变能量,但是其中的聚变反应可以使裂变材料提高利用率,增加裂变威力,这对于核武器的小型化十分重要。而如果发展以聚变反应为主体的氢弹,则可以数倍、数十倍地增大核武器威力,从而大幅度提高有限核材料的总威力,这样朝鲜就可大量装备核武器,提高国家战略威慑能力。

为解除制裁增加谈判筹码从核武器发展看,一旦研制成功氢弹,基本上就扫除了核武器发展的大部分障碍,这样一来外界对朝鲜的各种核制裁除了惩罚目的以外基本就没有任何意义了。这样的情况曾发生在印度和巴基斯坦。在1998年印巴核试验后,以美国为首的国际社会曾对其实施了严厉的经济和技术制裁,但是以后在了解到印度热核武器发展实现突破后,这种制裁名存实亡,甚至美国还与其进行形式多样的核合作,事实上承认了印度的核国家地位。朝鲜此次公布“氢弹”的消息无疑是为争取核国家地位和解除国际制裁的最新努力,这将成为其参加谈判的筹码。

弥补导弹打击精度的缺陷目前,朝鲜一直把提高射程作为导弹发展重点,但随着射程的提高,对制导精度的要求也越来越高,而由于朝鲜长期受国际制裁,高精度制导技术和组件制造严重制约了其远程投送和导弹威慑能力,而使用更大威力的核弹头,精度无需过高即可实现摧毁目标的战略目的。

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