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國際

「山寨核武」的可能性

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小時候,新聞不時有說什麼氫彈、中子彈試爆的消息。自從1996年「全面禁止核試條約」(Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty)生效之後,類似新聞便鮮有所聞。其間除了98年印度和巴基斯坦一連串儼如「小型核競賽」和北韓於06年的核爆,這十數年來的「平靜」與上世紀七、八十年代美蘇兩國每年進行數以十計「地動山搖」的核試相比,仿如隔世。如今,防止核彈擴散已成共識,國際社會也以條約形式對此建立法理上的依據,主要條約包括以上提過的禁止核試條約,和對核原料訂立仔細監察守則的「核不擴散條約」(Nuclear Nonproliferation Treaty)。鑑於本人學識所限,不能對條約細則和執行進行獨到的分析,本文只能以滿足一己好奇的心態,探求一下製造核彈之難處,和條約對防止其擴散之效用。

美國拿來炸日本的叫原子彈,小時候新聞中聽過氫彈、中子彈,近年則只有聽說核子彈。或許本人孤陋寡聞,心中一直有個疑問,究竟各種「子彈」有何分別?為何現在只聞核彈而不見其他?讀者未必理科出身,讓我從最基本說起。物質由原子組成,原子再由質子、中子和電子組成;前兩者構成原子的核心,後者在外圍繞圈。原子的性質取決於其內在質子的數目,例如氧的原子有8顆質子,少一顆質子,便不再是氧,而是氮。又例如金的原子有79顆質子,少一顆變成白金,多一顆便成水銀。煉金術,說到底就是要操蹤原子核內質子的數目。

當然,古代的煉金術師並不知道這回事,他們把不同的東西混來混去,不能改變原子核的結構,只能改變原子與原子之間的排列,亦即所謂的化學反應。傳統的炸藥,就是利用一個極之迅速的化學反應,短時間內釋出大量能量。核子武器,顧名思義,是藉著改變原子核的結構從而釋放能量,這叫核子反應。由於原子核內粒子(質子和中子)之間的吸力遠遠大於原子之間的吸力,以相同質量計算,核子反應釋出的能量遠超過化學反應。這是核子武器擁有「超強」破壞力的底因。

投下廣島和長崎的原子彈,基本原理其實跟今日的核子彈無異,由於其能量來源實為原子核(nucleus),原子彈(atomic bomb)其實是一個誤稱,由始至終應該稱為核子彈(nuclear bomb)才對。

核子反應有兩種:核聚變核裂變。前者是太陽生產能量的方式,後者是核彈能量之來源。某些原子核受到中子撞擊,會分裂成兩半,同時釋出數顆(通常二至三顆)中子,這叫核裂變;釋出的中子會再令其他原子核分裂,從而釋出更多中子,令更多原子核分裂,如此類推,核裂變一發難收,這是核彈爆炸的原理。

世上只有三種物質適合製造核彈之用:233、鈾235、239。(除了可裂變之外,還有其他因素令其合適,篇幅所限,不贅。)下文所謂的核原料,伊朗千方百計想拿到手的,就是指這三種物質之一。元素名稱後面那個數字,例如鈾233和鈾235,讀者大可視為兩「種」的鈾,對其確切意義不用太在意。這三種核原料自然存在的份量很少,必須提煉至高濃度方能製造核武,提煉的技術縱是「公開秘密」,但過程耗費資源巨大,是第一道也最難跨越的一道障礙。

由取得高濃度的核原料至成功研製核武,中間也非一蹴而就,當中學問未能一一細表,這裡只介紹其中一環。每次裂變釋出的中子,其實不一定成功引致下一輪裂變,因為它可以從核原料的表面「溜走」,為確保裂變得以延續,滅少流失中子是關鍵。核彈之內包圍著核原料的外殼,其主要功能之一就是把溜出來的中子反射回去。籠統地說,溜走的中子越少,核原料的「使用率」越高,爆炸威力越大。

不說不知,中子彈其實是一顆故意讓中子溜走、人為地壓低破壞力的核彈,其釋放出大量中子會對一般生物(例如人類)造成傷害,唯總能量釋放較少,故對建築物的破壞較一般核彈為小(但仍然較傳統炸藥為大)。換句話說,中子彈的目的是「殺人不毁物」。上世紀六十至八十年代,美國和法國都曾經試爆中子彈,可是經過一輪擾嚷,最終從沒正式部署。

氫彈又是什麼?上面說過,核子反應有聚變和裂變兩種,後者是核彈能量的主要來源。某些核彈為了增加核原料的「使用率」,以核聚變作輔助,使其威力更上一層樓。核聚變需要氫,故名。氫彈,又是核子彈的另一種類。

由此可見,「核子彈」是一個統稱,泛指所有以核子反應為能量來源的武器。不同的設計,會有不同的別稱,「氫彈」和「中子彈」只是其中之二,其餘別稱眾多,只是未進入公眾詞彙。

製造核武器之難處,在於原料和技術兩方面。「核不擴散條約」對進出核設施的原料和跟核子有關的技術,都有嚴格的監控。與任何條例一樣,執行和條文細節同樣重要,幸好現今所有核大國(美、蘇、英、法、中)都認同「核不擴散」的原則,即使對未簽署(印度和巴基斯坦)或己退出條約(北韓)的國家,都會施加令其跟隨國際慣例的壓力。這不代表條約滴水不漏,畢竟主權國處心積慮作某事,外人甚難阻止(縱使有禁運為「武器」),唯條約無疑增加了製造核武的「門檻」。

五個核大國「以身作則」,自1996年起停止核試,無形中為核武的發展畫上大半個句號。沒有核試即不能做實驗,試想像,人家給你一幅機器的藍圖,但不准你實習,頂多只准你觀看一些示範片段,你會懂得修理機器嗎?可能會。要你改良那機器呢?天方夜譚罷。當然,不做核爆試驗也可以做些部件的試驗,故我只說「大半個句號」;在沒有核試的背景下,核武發展之途,雖不至「裹足不前」,卻也「寸步難行」吧。

不過說到底,做好核原料的監察工作才是最重要。有足夠核原料,把之引爆並不需要頂尖科技;要有某程度的技術,但不是頂尖。畢竟這門技術已是有超過半世紀歷史的「公開秘密」,讀者只要在網上搜尋一下便一目了然,當然不是中學生自製炸藥這麼簡單,但以一國之力,只要得到足夠核原料,餘下來的技術難關,其實只是時間問題。更何況,現今追求核彈的國家,為的是政治籌碼多於實際功用,為求一爆而粗製濫造,有何難度?既然潘朵拉的盒子已經打開,我們只有盡一盡人事,希望廣島和長崎的惡秏不會再在人間發生。

(刊登於2009年4月29日信報副刊「新知」欄)

相關連結:
Nuclear Weapons FAQ
十分詳盡也十分technical,如果你想自製核彈,這是必讀。

Nuclear Explosions Database
如果你的土製核彈試爆成功,這個database會有多一個entry。

The Effects of Nuclear Weapons
如果你不想自製核彈,不過想知道給核彈炸中的後果,讀這個。

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