朝核試驗(yàn)之謎

許競(jìng)

格林尼治時(shí)間2月12日凌晨2時(shí)57分51秒（朝鮮當(dāng)?shù)貢r(shí)間11時(shí)57分51秒），國際監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（IMS）監(jiān)測(cè)到在朝鮮境內(nèi)，發(fā)生了一次不同尋常的地震活動(dòng)。

全面禁止核試驗(yàn)條約組織（CTBTO）當(dāng)日判斷，朝鮮境內(nèi)發(fā)生“一次具有爆炸特征的地震活動(dòng)”。根據(jù)產(chǎn)生的地震級(jí)別，中國地震學(xué)家也基本判斷，朝鮮進(jìn)行了核試驗(yàn)。

“中國的地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到了這次活動(dòng)。最先報(bào)告的震級(jí)為5級(jí)，后來調(diào)整到4.8級(jí)。”中國地震臺(tái)網(wǎng)中心預(yù)報(bào)處主任劉杰向《財(cái)經(jīng)》記者表示，判斷震級(jí)、并區(qū)分人工爆破與自然地震，可以在事件發(fā)生的瞬間完成，“幾秒鐘就可以得到結(jié)果，最遲也超不過一兩分鐘”。

原因是，地震級(jí)別每相差1級(jí)，能量相差約30倍。普通的爆破，如開礦使用的炸藥，所能達(dá)到的震級(jí)約為1級(jí)到2級(jí)。天然淺源地震的震源深度在30公里以內(nèi)的占多數(shù)，是地震災(zāi)害的主要制造者，比如汶川地震，震源于地下10公里。而人工爆破一般在地下1公里內(nèi)。國際監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（IMS）的數(shù)據(jù)也顯示，此次震源不但位于淺層，且與朝鮮此前兩次核試驗(yàn)位置非常接近。

朝鮮于12日當(dāng)日回應(yīng)表示，該國在朝鮮北部地下核試驗(yàn)場(chǎng)開展了第三次核試驗(yàn)。

核燃料不明

核武器，原理是運(yùn)用核聚變或裂變產(chǎn)生的能量，以及放射性物質(zhì)達(dá)到大規(guī)模殺傷。目前，主要包括裂變核武器和聚變核武器，前者為第一代核武器，通常被稱為原子彈，后者則常被稱為氫彈。朝鮮此次的地下核試驗(yàn)使用的應(yīng)屬裂變技術(shù)。

CTBTO針對(duì)朝鮮2009年核試驗(yàn)發(fā)布的報(bào)告表示，監(jiān)測(cè)顯示的爆破能量，需要同時(shí)點(diǎn)燃數(shù)千噸的常規(guī)炸藥才可以達(dá)到，在操作上可行性很低。而此次測(cè)算的結(jié)果表明，爆炸當(dāng)量達(dá)到了2009年的2倍，由此，從科學(xué)上排除了朝鮮虛張聲勢(shì)的可能。國際監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在全球布有321個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，并建立了16個(gè)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)時(shí)捕捉世界范圍內(nèi)每一絲與核爆炸有關(guān)的跡象。

此次朝鮮發(fā)生的核爆事件，共有96個(gè)站點(diǎn)向位于維也納的國際數(shù)據(jù)中心（IDC）發(fā)送了相關(guān)數(shù)據(jù)，這其中也包括中國站點(diǎn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)。根據(jù)國際數(shù)據(jù)中心的計(jì)算，確定此次核試驗(yàn)地點(diǎn)發(fā)生在朝鮮2006年、2009年開展的兩次核試驗(yàn)地點(diǎn)的附近，誤差可控制在8.1公里。

雖然日益發(fā)達(dá)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)可以幫助科學(xué)家判斷越來越多的信息，但是，卻無法通過波形對(duì)核燃料的材料進(jìn)行判斷。

此次，朝鮮核試驗(yàn)所采用的材料，是各界最為關(guān)心的問題之一。環(huán)保部核與輻射安全中心科技委委員王秀清表示，軍用核材料的生產(chǎn)能力，是評(píng)價(jià)一個(gè)國家核工業(yè)水平的重要指標(biāo)，“是一個(gè)國家核工業(yè)最核心的機(jī)密”。

至今，只有兩種元素被用作核燃料，一種是高度濃縮的鈾-235，另一種是钚。钚是一種在自然界里不存在的物質(zhì)，需要通過化學(xué)反應(yīng)提取這種元素。1945年，美國開展的世界上第一次核試驗(yàn)，就是以钚作為燃料。

事實(shí)上，钚的提取既麻煩又顯眼?！安坏枰ㄔ煲粋€(gè)巨大的核反應(yīng)堆，而且提取的時(shí)間還非常慢。”王秀清分析，這類反應(yīng)堆通過衛(wèi)星就可以觀測(cè)得一清二楚，通過觀測(cè)廠房規(guī)模和反應(yīng)堆循環(huán)水冷卻塔大小，估算生產(chǎn)功率。因此，后來核武器的研發(fā)更傾向于選擇以高濃度的鈾-235作為燃料。

朝鮮擁有生產(chǎn)钚的能力，但未有確切跡象表明其擁有制備高濃度鈾-253的能力。因?yàn)殡m然朝鮮擁有豐富的鈾礦，可鈾-235的提取并非易事。

一般天然鈾礦中鈾-235的含量不足1%，其余大部分是鈾-238。鈾-238與鈾-235是同位素，二者只相差三個(gè)中子，化學(xué)性質(zhì)并無分別。但是，鈾-238這種元素不能用作核燃料。

將天然鈾礦開采出來之后，需要運(yùn)用多臺(tái)串聯(lián)的離心機(jī)對(duì)氣化的鈾進(jìn)行逐級(jí)分離和濃縮，最終保留高濃度的鈾-235，一般核電站需要的鈾濃度在3%-5%，而用于制造核武器則需要達(dá)到90%以上。

由于離心機(jī)個(gè)頭小，可以輕松隱蔽，使外界不易察覺。這意味著“一旦朝鮮掌握了生產(chǎn)高濃度鈾-235的能力，就可以在外界毫無察覺的情況下源源不斷地生產(chǎn)核燃料”。王秀清說。

此次核試驗(yàn)是調(diào)查朝鮮核工業(yè)水平的重要線索。要想一探究竟，就需要對(duì)核裂變產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)分析。地下核試驗(yàn)過程中，由于粉塵等爆炸廢料都被封閉在地下核試驗(yàn)井中，難以偵測(cè)。氣體最有可能滲透出土壤，散播到大氣中。因此，可以通過偵測(cè)大氣中特定核素的同位素的比，判定核燃料是鈾還是钚。

一位核輻射防護(hù)專家表示，用于測(cè)量的特定核素“壽命”比較短，隨著時(shí)間的推移，偵測(cè)的困難會(huì)越大，“最遲一個(gè)月，超過基本就沒可能了”。直至核爆發(fā)生后的第五天，韓國原子能安全委員會(huì)表示，韓國通過陸?？崭鞣N情報(bào)進(jìn)行分析，仍沒有發(fā)現(xiàn)能夠確定朝鮮核試驗(yàn)的放射性顆粒。美國也尚未有信息表示已經(jīng)監(jiān)測(cè)到了放射性顆粒。

環(huán)境污染幾何

科學(xué)界可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)開展核武器的模擬實(shí)驗(yàn)，然而，未經(jīng)過實(shí)際操作，就無法判斷核武器的真正性能。根據(jù)CTBTO的不完全統(tǒng)計(jì)，截至2009年5月，全球范圍內(nèi)已經(jīng)開展過2054次核試驗(yàn)。這些試驗(yàn)的場(chǎng)地包括水下、大氣中和地下。

其中，地下核爆主要分兩種：一種是在垂直方向打通一個(gè)豎井，或在水平方向打通一條坑道。將爆炸裝置安置在豎井或坑道中。這類實(shí)驗(yàn)隱蔽性好，且不受氣象條件限制，不但可以用于研究高空核爆炸效應(yīng)，也可以用于研究礦產(chǎn)開采等工業(yè)行為。

地下核爆發(fā)生后，可能會(huì)引發(fā)余震。劉杰表示，核爆引發(fā)的余震非常輕微。相較于余震，科學(xué)研究者們更擔(dān)心此次核試驗(yàn)產(chǎn)生的放射性物質(zhì)的泄漏。

如果發(fā)生泄漏，載帶有裂變產(chǎn)物和中子活化核素的塵粒，會(huì)進(jìn)入大氣和沉降到地面，造成空氣和地面的放射性沾染，所發(fā)出的γ和β射線稱為核爆炸的剩余輻射，也能對(duì)人體造成傷害。

聯(lián)合國原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會(huì)（UNSCEAR）曾指出，大氣中的人工放射性物質(zhì)，主要來自核試驗(yàn)。1945年到1980年，每一項(xiàng)核試驗(yàn)的結(jié)果都是，大量放射性物質(zhì)被釋放到環(huán)境中，使其廣泛分布在大氣中，并在地球表面沉積。

之所以“談核色變”，除了核武器本身巨大的殺傷力，還在于其釋放出的放射性物質(zhì)影響深遠(yuǎn)。核試驗(yàn)和核反應(yīng)堆，會(huì)將一些放射性核素引入大氣。當(dāng)放射性物質(zhì)達(dá)到一定量時(shí)，會(huì)對(duì)人體器官造成損害，引發(fā)癌癥，甚至導(dǎo)致死亡。其中，氪-85是裂變的副產(chǎn)物，自20世紀(jì)50年代以來，在大氣中的含量不斷平穩(wěn)地上升，已成為全球性污染物。

上世紀(jì)50年代，科學(xué)研究表明，鍶-90對(duì)母乳和嬰兒的牙齒產(chǎn)生影響。其后，逐漸發(fā)現(xiàn)鍶-90是裂變產(chǎn)物中最危險(xiǎn)的一種，它能進(jìn)入人體骨骼。這使人們意識(shí)到，應(yīng)該對(duì)核試驗(yàn)做出一定限制。1963年，前蘇聯(lián)、英國、美國簽署《禁止在大氣層、外層空間和水下進(jìn)行核武器試驗(yàn)條約》（PTBT）。目前，已有113個(gè)國家正式通過了這一條約。條約禁止締約國在水下、大氣、外太空中開展核試驗(yàn)。

問題是，該條約并未對(duì)地下核試驗(yàn)做出限制。

實(shí)際上，CTBTO在資料中已經(jīng)表明，雖然核試驗(yàn)轉(zhuǎn)入地下，減輕了部分核輻射的量，如碘-131、銫-135等。但是，一旦放射性氣體泄漏或逃竄，將會(huì)影響到試驗(yàn)場(chǎng)地以外的區(qū)域。1970年美國的一次地下核試驗(yàn)產(chǎn)生的放射性氣體，飄移到了加拿大境內(nèi)。1971年在瑞典也檢測(cè)到前蘇聯(lián)的地下核試驗(yàn)泄漏的放射性物質(zhì)。

目前，對(duì)放射性沾染的防護(hù)并沒有更有效的辦法，一般是將身體暴露部位遮蔽起來，以減輕傷害。如涉及較大范圍，需要查明沾染情況，撤出沾染區(qū)并消除沾染，以減輕傷害。日本“3·11”大地震核泄漏時(shí)，專家亦只能建議公眾戴口罩、多穿衣服、勤洗澡。

飄散到大氣和水環(huán)境中的放射性污染物的濃度，會(huì)因?yàn)閿U(kuò)散而不斷減弱。污染物擴(kuò)散受風(fēng)力、風(fēng)向的影響會(huì)很大。

由于朝鮮開展核試驗(yàn)的地點(diǎn)距離中國東北三省很近，因此，此次朝鮮第三次核試驗(yàn)之后，環(huán)保部立即啟動(dòng)應(yīng)急監(jiān)測(cè)活動(dòng)。在核爆發(fā)生的24小時(shí)內(nèi)，環(huán)保部的監(jiān)測(cè)結(jié)果是，中國境內(nèi)尚未監(jiān)測(cè)到核試驗(yàn)產(chǎn)生的任何人工放射性核素，朝鮮第三次核試驗(yàn)尚未對(duì)環(huán)境和公眾健康造成影響。

截至2月21日，環(huán)保部尚未監(jiān)測(cè)到東北邊境的大氣中存在核試驗(yàn)產(chǎn)生的人工放射性核素。