這兩天地球上最大的事情,可能就是以色列空襲伊朗,摧毀了伊朗15000多臺(tái)離心機(jī)。這離心機(jī)究竟是什么玩意兒,為什么以色列要跨境打擊,怎么就是國(guó)際上最大的事情了呢?
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),離心機(jī)是核計(jì)劃的命根子,決定了一個(gè)國(guó)家能否擁有核武器。我們都知道,核能發(fā)電也好,造原子彈也罷,都需要一種特殊的鈾——鈾-235。
但問(wèn)題是,鈾在地殼中少得可憐,只有百萬(wàn)分之2-4,而鈾-235又只占其中的0.71%。絕大部分的鈾都是“廢柴”——鈾-238,它不能裂變,只能跟著湊熱鬧。
要想制造原子彈,就必須把地殼里億分之一的鈾-235分揀出來(lái),純度達(dá)到80%-90%以上,這叫武器級(jí)高濃縮鈾。即使是用于核電站的核燃料,鈾-235濃度也得達(dá)到 3%?5%,這叫低濃縮鈾。
如何制造低濃縮、高濃縮鈾?這就是離心機(jī)了!就像洗衣機(jī)一樣,利用高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力來(lái)分分離鈾-235和鈾-238。還記得你坐過(guò)山車(chē)要被甩出去的那種感覺(jué)嗎?對(duì),就是那個(gè)力。
在核工業(yè)里,會(huì)先把天然鈾變成一種叫“六氟化鈾”的氣體,然后把它注入離心機(jī),以每分鐘6-10萬(wàn)轉(zhuǎn)的速度瘋狂旋轉(zhuǎn)——可以對(duì)比的是,你家洗衣機(jī)轉(zhuǎn)速約為1000轉(zhuǎn)。
這時(shí)候重一點(diǎn)的鈾-238會(huì)被甩到外面,輕一點(diǎn)的鈾-235則留在中間,然后可以從不同的位置把它們收集走。
但問(wèn)題的關(guān)鍵是,鈾-235和鈾-238只差了3個(gè)中子的質(zhì)量——大概是一根頭發(fā)絲重量的萬(wàn)億分之一。要想把它們分開(kāi),就像在洗衣機(jī)里分離兩種顏色幾乎一樣、重量只差0.1%的豆子。
一臺(tái)離心機(jī)可能只能把鈾-235從0.71%提升到1.0-1.2%,能分離出來(lái)的U-235簡(jiǎn)直微乎其微。這就好比你用個(gè)小勺子從大海里舀水,想舀滿一缸水得多久?
所以就要把離心機(jī)像流水線一樣串聯(lián)起來(lái),形成一個(gè)龐大的“級(jí)聯(lián)系統(tǒng)”。前面一臺(tái)離心機(jī)把U-235稍微“富集”一點(diǎn)點(diǎn),再送給下一臺(tái),如此反復(fù),層層遞進(jìn),才能把U-235的濃度提上去。這就是簡(jiǎn)單粗暴的人海戰(zhàn)術(shù):
第一級(jí):1000臺(tái)離心機(jī),可能把0.7%提升到1.2%
第二級(jí):800臺(tái)離心機(jī),可能把1.2%提升到2.0%
第三級(jí):600臺(tái)離心機(jī),可能把2.0%提升到3.2%
……以此類(lèi)推……
(注意:這些具體數(shù)字只是為了說(shuō)明級(jí)聯(lián)原理的示例,不是真實(shí)配置。真實(shí)的級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)涉及復(fù)雜的工程優(yōu)化,具體參數(shù)各國(guó)通常不會(huì)完全公開(kāi)。但級(jí)聯(lián)的基本原理——從下游到上游逐級(jí)減少離心機(jī)數(shù)量的"錐形設(shè)計(jì)"——是公開(kāi)的核工程知識(shí)。)
要達(dá)到核彈級(jí)別的90%濃縮度,你可能需要40-50級(jí)級(jí)聯(lián),總共數(shù)萬(wàn)臺(tái)離心機(jī)。而且越往后級(jí),每一級(jí)需要的離心機(jī)數(shù)量要求越精確,容錯(cuò)率越低。
這就像搭人梯一樣,第一個(gè)人踩著地面,第二個(gè)人踩著第一個(gè)人的肩膀,第三個(gè)人再踩著第二個(gè)人……想爬得高,不僅需要人多,還得每個(gè)人都不能出錯(cuò)。
而且這里有個(gè)殘酷的數(shù)學(xué)真相叫"富集壁壘":
從0.7%濃縮到20%需要的工作量 ≈ 從20%濃縮到90%需要的工作量
換句話說(shuō),最難的是第一步,后面就相對(duì)簡(jiǎn)單了。這就是為什么國(guó)際社會(huì)看到伊朗搞60%濃縮鈾就開(kāi)始緊張——因?yàn)閺?0%到90%只是"臨門(mén)一腳"的距離。
6月13日凌晨,以色列給伊朗的納坦茲核設(shè)施來(lái)了一次"專(zhuān)業(yè)維修服務(wù)"。
維修方法簡(jiǎn)單粗暴:把電掐了。
離心機(jī)這種精密設(shè)備最怕什么?停電。就像你正在做精密手術(shù)的時(shí)候突然停電一樣,后果可想而知。
這些每分鐘轉(zhuǎn)幾萬(wàn)圈的機(jī)器,突然斷電會(huì)怎么樣?你可以想象一下高速行駛的汽車(chē)突然剎車(chē),但剎車(chē)是瞬間完成的。轉(zhuǎn)子會(huì)因?yàn)閼T性繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),但支撐系統(tǒng)已經(jīng)失效,結(jié)果就是——嘩啦啦全碎了。
所以伊朗這次的損失究竟有多大?
時(shí)間成本:重新制造安裝需要3-5年
金錢(qián)成本:每臺(tái)離心機(jī)價(jià)值可能數(shù)十萬(wàn)美元,總價(jià)值幾十億美元
技術(shù)成本:多年積累的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)全部歸零
戰(zhàn)略成本:核計(jì)劃倒退至少十年
這就像你花了十年時(shí)間精心培養(yǎng)的多肉植物園,被人一晚上全部連根拔起。錢(qián)是小事,關(guān)鍵是那份心血啊。
所以你就知道離心機(jī)為什么這么重要了?因?yàn)樗钦嬲?核心科技",核技術(shù)俱樂(lè)部的敲門(mén)磚,制造門(mén)檻可能比造手機(jī)難一萬(wàn)倍!
材料要求:能承受幾萬(wàn)轉(zhuǎn)高速,還要耐腐蝕(六氟化鈾具有超級(jí)腐蝕性);
精度要求:轉(zhuǎn)子必須完美平衡,偏差不能超過(guò)頭發(fā)絲直徑的百分之一,否則分分鐘炸機(jī);
密封要求:絕對(duì)不能泄漏,否則有毒氣體會(huì)要人命。
這就是為什么全世界只有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家能造出來(lái)。不是技術(shù)保密,而是真的太難了,并且受到比軍火還嚴(yán)格的國(guó)際管制。想買(mǎi)?門(mén)都沒(méi)有。想學(xué)?沒(méi)人教。想偷?全世界都盯著你。。
所以你現(xiàn)在應(yīng)該明白,為什么小小的離心機(jī),能攪動(dòng)整個(gè)中東,乃至全世界的神經(jīng)了吧?15000臺(tái)離心機(jī)的覆滅,表面上是一次軍事行動(dòng),實(shí)質(zhì)上是科技與政治博弈的典型案例。
離心機(jī)本身沒(méi)有善惡,它只是一個(gè)工具。但在人類(lèi)手中,它可以點(diǎn)亮萬(wàn)家燈火,也可以毀滅整個(gè)文明。
技術(shù)進(jìn)步是不可阻擋的歷史潮流,但技術(shù)的使用方向卻取決于政治智慧。希望有一天,我們能把這些精密的機(jī)器都用來(lái)造福人類(lèi),而不是互相威脅。
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