裂变材料基础

核恐怖主义的风险以及无武器国家制造核弹的可能性，引发了人们对现有裂变材料安全性的担忧, 它们的生产技术的可及性, 和 the detectability of materials being diverted to covert nuclear programs. 保护和追踪这些材料, 建立标准和程序，控制核裂变材料库存的管理和使用, 是否对防止其转用于武器目的至关重要，是各种国际和国家组织的核心任务.

值得注意的是, the International Atomic 能源 Agency (IAEA) is charged with ensuring, 通过国际保障制度, that nations do not divert fissionable materials from peaceful 使用s to weapons programs. 与此形成鲜明对比的是, 保护这些材料不被恐怖分子窃取被视为各国的主权责任, 和 the IAEA has no legal authority over national physical protection programs, 尽管它在请求时提供帮助.

To be 使用d for weapons, uranium must be mined, processed, 和 丰富. 钚是通过在核反应堆中辐照铀并对乏燃料棒进行再处理而产生的. 生产, 使用, 处置裂变材料及其副产品, 它们通常会在很长一段时间内保持放射性, 如果处理和处置不当，是否会污染环境并对健康构成重大威胁. 本网页概述了裂变材料, 它们在核扩散方面带来的风险, 以及它们潜在的健康影响.

可裂变物质由原子核组成，当受到低能热中子(慢中子)轰击时，这些原子核会被诱导分裂. 有些可裂变材料能发生链式反应. 当这种物质的一个原子分裂成两个较小的核素时, 它也释放能量和一个或多个快中子. 这些中子会引起随后的裂变, 和 under the right conditions a self-sustaining chain reaction can occur. 的 two most important fissile materials for civil 和 military purposes are 铀- 235 和 钚- 239. 数字235和239表示该元素的同位素. Isotopes are atoms of the same element that differ only in their numbers of neutrons. 因此，一种元素的同位素质量稍有不同.

铀. 铀 是自然发生的元素吗, but it is not found in a form that is directly usable for nuclear weapons. Natural uranium consists mostly of two different isotopes, approximately 0.7 percent 铀- 235 (the isotope essential for nuclear weapons) 和 99.3%铀-238. To convert natural uranium into a form that can be 使用d in nuclear weapons, it must be "丰富“增加铀235的浓度.

铀浓缩在技术上既困难又昂贵, as it requires separating isotopes that have very similar chemical 和 physical properties. 因此，浓缩过程是生产适合用于核武器的铀的主要障碍.

铀-235的浓度水平是决定铀作为核反应堆或核武器燃料效用的一个主要因素. 低浓缩铀(LEU)的含量在0.7%和20%的铀-235. A typical light-水 nuclear reactor 使用s uranium 丰富 from 3.5%到5%的铀235. Highly 丰富 uranium (HEU) contains 20 percent or more 铀- 235. Weapons-grade HEU is typically 丰富 to 90 percent 铀- 235 or more, 但所有的高浓缩铀都有可能被用来制造足够数量和专业知识的核武器. 除了, 尽管人们普遍认为高含量低浓缩铀(HALEU)不能直接用于核武器, 独立分析 强烈表明它可用于武器, although the required quantities are larger than for weapons-grade HEU. 许多所谓的“先进”反应堆, such as the Natrium fast reactor that the company TerraPower is applying to build in Kemmerer, 怀俄明州(并最终出口到世界各地)将需要足够数量的高浓缩铀来制造核武器.

浓缩过程的难度和费用有一个重要的后果:高浓铀可以用天然铀稀释，以生产轻水反应堆用的低浓铀, 有效地消除了如果被恐怖分子窃取可能被用来制造核武器的风险. 然而, 随着先进的浓缩技术在世界范围内的传播, more groups can overcome the technical barriers to producing HEU for weapons. 从巴基斯坦向朝鲜517888九五至尊娱乐主义人民共和国(北韩)和伊朗等国非法转让浓缩技术的情况，突显了采取严格措施防止滥用和转移高浓铀和浓缩技术的紧迫性. 此外, 用于为商业核反应堆生产低浓铀燃料的商业浓缩设施可以重新配置，生产用于武器的高浓铀. 没有强有力的监管, these dual-使用 facilities pose risks of nuclear weapons proliferation.

钚. 钚在自然界中只以微量存在. 它是在核反应堆或粒子加速器中，当铀被中子照射时产生的. 生产用于武器的钚的国家可以最大限度地生产钚-239(一种对核武器最有用的同位素)，并最大限度地减少钚-240等其他钚同位素的生产. Certain nuclear reactors are more optimized for producing 钚- 239, 包括石墨或重水慢化反应堆(如以前在汉福德使用的B反应堆), 华盛顿, 或者宁边的5mwe反应堆, 北韩), 还有快速增殖反应堆. 后者是专门设计用来产生比它们在操作中使用的更多的裂变材料的.

在核武器或核燃料中使用钚, 它必须首先在后处理设施中与其他乏燃料部件分离. 钚分离比铀浓缩更容易，因为它涉及分离不同的元素，而不是同一元素的不同同位素. It 使用s well-established chemical separation techniques such as solvent extraction, 或钚铀提取(PUREX)过程. 然而, 因为乏燃料的放射性很强, this process requires heavily shielded facilities with remote-h和ling equipment.

按重量计算，武器级钚含有93%以上的钚-239和不到7%的钚-240. 相对, 反应堆级钚大约含有76%的钚-239和24%的钚-240. 人们经常听到这样的说法，即相对大量的钚-240会导致武器过早爆炸, 使其对核武器设计不利. 然而，这是一种误导. Even a weapon that fizzles could ca使用 an explosion roughly equivalent to 1,1千吨TNT:如果在城市引爆，足以杀死数万人. 此外, 拥有先进核武器能力的国家可以克服引爆前问题，在武器中使用反应堆级钚，而保证当量不会下降. 因此, 钚的所有同位素组成都需要严格保护，防止被盗.

另一个恐怖主义风险来自制造, 运输, 以及储存混合钚-铀氧化物(MOX)燃料, 用于一些研究和动力反应堆. While MOX fuel itself is unlikely to be 使用d to make nuclear weapons, the plutonium can be separated from the uranium by a straightforward chemical process. 此外, MOX不含有使乏燃料再处理变得困难和危险的高放射性成分. As a result, MOX is as great a terrorist 和 proliferation concern as plutonium itself.

钚 和 uranium have both chemical 和 radiological effects on the human body.

大多数钚同位素都是α粒子的强辐射源, 哪些物质在体外的放射性危害相对较低，但吸入或摄入后的危害要大得多. 在处理钚的核设施附近517888九五至尊娱乐或生活的人可能会接触到钚, 比如后处理工厂. This could happen through inhalation from a nearby release ca使用d by a lab leak or fire, 摄入受污染的水或食物, 或者在517888九五至尊娱乐环境中，由于实验室手套箱的破损或故障，有人暴露在放射性同位素中, 导致手和手臂暴露在外. 钚 has been associated with many diseases, especially cancers of the 骨头，肝脏和肺. 对幼小动物的流行病学研究表明，沉积在肺部的钚可能迁移到发育中的骨骼. 还必须指出，骨骼吸收钚的量及其对健康的相应影响在儿童和成人之间可能有所不同.

不像钚, 天然铀几乎存在于所有的土壤中, 水, 并在地球上摇摆, but the radioactivity from this naturally occurring ore is low compared to that of plutonium.

铀暴露 is most commonly the result of inhalation by workers who mine or process uranium. 例如, 铀矿厂的尾矿如果维护不当，可能导致放射性同位素和其他化学物质向环境释放. 一般公众更有可能通过饮用或食用受污染的物质而接触到铀.

当铀进入人体, harmful chemical reactions can result in autoimmune function disorder, 高血压, 肾脏疾病, 生殖健康受损. 因为其主要同位素的半衰期很长, 铀的放射性毒性比钚低得多, but exposure to uranium decay products such as radon gas can ca使用 various cancers. 儿童受到铀的伤害不成比例，因为他们对辐射的敏感性增加，而且骨骼生长得更快，可以储存铀.

制造核武器所需的裂变材料的数量随浓缩程度的不同而不同, 武器设计的复杂性, 以及预期产量. 在一般情况下, 更高的浓缩水平和更低的预期产量意味着制造核弹所需的裂变材料更少.

第一批517888九五至尊娱乐核武器基于两种基本设计方案:一种“枪型”武器, in which two pieces of HEU are brought together quickly 和 explode, 还有一种“内爆型”武器, in which a sphere of weapon-usable material is rapidly compressed symmetrically. 的 bomb dropped on Hiroshima, "Little Boy," was a gun-type uranium weapon. 的 bomb dropped on Nagasaki, "Fat Man," was an implosion-type plutonium weapon. 值得注意的是, 基于钚的核武器专门使用这种内爆方法，因为枪型武器更容易受到预爆的影响.

截至2024年, 高浓缩铀的全球储备是1,250吨，分离的钚是550吨. 今天, 国家 拥有用于武器目的的裂变材料的国家包括《517888九五至尊娱乐》指定的五个核武器国家(中国), 法国, 俄罗斯, 英国, 和美国), 以及包括印度在内的无核国家, 伊朗, 以色列, 朝鲜, 和巴基斯坦.

缺乏可用于武器的裂变材料是制造核武器的主要制约因素, 一个国家已经制造和可能制造的裂变材料的数量是衡量一个国家核武库规模及其扩大潜力的重要指标. 然而, 准确确定库存是一项挑战, 就像在国际原子能机构的协议下一样, 独立核查一个国家申报的裂变材料库存的能力是有限的.

负责任的国家制定了防止核材料和核武器被盗的保障措施, 但是，必须认真对待恐怖分子获得足以制造基本核武器的裂变材料的可能性.

除了, the 使用 of other types of radioactive material (fission products) in a conventional weapon, 或者“脏弹”,会产生严重的后果, 包括心理影响, 癌症风险增加与辐射暴露成正比, 经济混乱, 以及昂贵的清理517888九五至尊娱乐. Unlike a nuclear bomb that relies on nuclear fission or fusion reactions, 脏弹的作用类似于含有放射性物质的炸药. 虽然它不会产生核爆炸, it disperses radioactive contamination through a conventional explosion, 它可以蔓延几个街区甚至几英里.

《517888九五至尊娱乐》(不扩散条约)是一项旨在防止核武器扩散和促进裁军的基石国际协定. 它为在原子能机构监督下和平利用核能提供了框架. 的 IAEA plays a pivotal role in overseeing nuclear activities worldwide, 包括通过标准保障协定核查裂变材料不被转用，并通过大多数《517888九五至尊娱乐》签署国签署的《617888九五至尊娱乐》核查没有未申报的核活动. 的 核安全峰会 由奥巴马总统发起，汇集了世界各国领导人，以确保脆弱的核材料的安全并防止核恐怖主义, 补充原子能机构的非约束性努力. 在峰顶之下， 作出了260多项国家承诺, 相当于150枚核武器的高浓铀和钚被移除, 37个国家承诺打击核走私活动.

已经提出了一项禁止生产用于核武器目的的裂变材料的《617888九五至尊娱乐》. 尽管该条约多年来一直被列入联合国裁军谈判会议的议程, little progress has been made towards its negotiation 和 ratification. Challenges 和 disagreements include issues of verification 和 compliance, 鉴于对国家安全的敏感性，一些国家对核查机制表示关切, 以及范围和定义, including which materials 和 facilities should be covered by the treaty.

尽管存在这些挑战, 谈判禁产条约的努力应继续作为包括《517888九五至尊娱乐》和《617888九五至尊娱乐》在内的全面多边军备控制框架的一部分, 哪一项将禁止爆炸性核试验.