2007年04月24日11:05 來源：四川在線
20年多前，美國能源部一度取消這項鈾濃縮離心機生產計劃，而今，當美國和伊朗因伊朗鈾濃縮活動而劍拔弩張之時，這項計劃卻悄然復蘇。
美國《華盛頓郵報》23日報道，如果資金足夠，這家美國公司將在未來5年內將1．15萬臺離心機投入生產，并向全世界核電站出售生產出來的濃縮鈾。
胎死腹中
《華盛頓郵報》報道說，這家名為ＵＳＥＣ的公司從1993年開始接管一項鈾濃縮計劃，目前正在樸次茅斯聯邦政府專用地上的一座能源部設施內建造離心機。這項名叫“美國離心機工程”的計劃堪稱“技術奇跡”，其離心機的規模世界第一，遠遠超過伊朗或掌握核技術其他國家。然而，這項計劃最與眾不同的一面還是它的“死灰復燃”。
早在40多年前，位于田納西州的能源部奧克里季國家實驗室就確定了這種巨型離心機的基本設計方案。上個世紀80年代初，能源部在樸次茅斯聯邦政府專用地上建起一座巨型離心機濃縮鈾工廠。
但是，工廠尚未投入運作，核工業便不再景氣，核燃料需求急劇減少。1985年，盡管已經有1300臺離心機建造完畢，政府還是取消了“美國離心機工程”計劃。從此，這座工廠便成為一項秘密技術的“陵墓”。
“我們有一種感覺，有一天，這些離心機會像英國的巨石陣一樣，”曾參與這項計劃的弗吉尼亞大學教授休斯敦·伍德說，“人們來到這里會疑惑，‘它們在想什么？’”
與此同時，美國繼續在舊工廠生產濃縮鈾，使用了一種名叫“氣體擴散”的技術，與巨型離心機技術相比，它效率較低，耗電量極大。
應運重生
1999年，ＵＳＥＣ公司再度把“美國離心機工程”計劃提上日程，并開始網羅技術人才，奧克里季國家實驗室退休專家迪恩·沃特斯就是其中一人。在他的幫助下，公司獲得不少舊有的技術報告、計算機程序和與離心機有關的設備。
“就像再次體驗年輕一樣，”沃特斯說，“你幾乎要捏自己一下，很難相信，我怎么又能開始這項計劃？”
如今，樸次茅斯聯邦政府專用地上已經被廢棄的工廠再度被投入使用，原先的離心機全被移出，即將到位的是一批全新設備。這些新款離心機更加先進，內含一個中空圓柱體，高12米多，直徑為0．6米，由碳纖維制成。至于它的轉速，依然是個秘密。但有外界專家說，圓柱體的外墻轉速可超過每小時1000米，高于聲速。
ＵＳＥＣ公司計劃在未來幾個月內建造240臺這樣的離心機，如果能吸引更多投資者，便能使工廠投入全面運作。這項計劃預計耗資23億美元。
確保機密
《華盛頓郵報》報道說，盡管目前濃縮鈾需求量巨大，價格不斷攀升，但ＵＳＣＥ公司不得不直面與德國，英國，荷蘭組成的尤倫科濃縮鈾集團（Ｕｒｅｎｃｏ）的激烈競爭（后者曾被指責將其氣體離心機及其技術擴散至其他國家）。目前，尤倫科濃縮鈾集團掌控著歐洲濃縮鈾工廠的運作，其高效聞名于世。
對此，ＵＳＣＥ公司信心十足，強調該公司離心機具有前所未見的規模和功效，鈾濃縮的速度比尤倫科濃縮鈾集團最先進機器的速度還快3倍。
鑒于離心機濃縮鈾技術的機密性，ＵＳＣＥ公司正采用一種微妙方式展開市場推廣。按照公司規定，凡進入工廠的記者不能拍照，不能攜帶數碼相機，手機，甚至不能用紙筆記錄。此外，任何想參觀工廠的外國人都必須通過能源部安全審查，審查過程歷時數月。沃特斯則認為，ＵＳＥＣ公司的技術不太可能外泄，因為“很多人甚至想都沒有想過可以操控我們建造的這種機器”。
小資料：
USEC(美國鈾濃縮公司)
美國鈾濃縮公司（United States Enrichment Corporation 簡稱USEC 又稱富集鈾公司），原隸屬美國能源部(DOE)管理，曾利用氣體擴散法為美國著名的“曼哈頓計劃”，也是人類第一顆原子彈生產用于核炸藥的武器級濃縮鈾，在上個世紀60年代開始研究利用氣體離心法來分離并富集鈾235并達到將鈾238轉化成富含鈾235的濃縮鈾（濃縮鈾根據鈾235含量的不同，可以分為高濃縮鈾（HEU）（20%以上），低濃縮鈾（LEU）（2%-20%）和微濃縮鈾（SEU）（0.9%-2%）。鈾235含量超過85%則被稱為武器級濃縮鈾，可直接用於制造
原子彈 。），也曾一度涉足過原子蒸氣激光同位素分離技術。USEC公司于20世紀90年代被私有化出售，現為全球領先的鈾濃縮技術及民用核電站核燃料供應商。USEC公司正開始從事一項名為“美國巨型離心機工程”計劃，用于研發生產新一代氣體離心機，新一代的氣體離心機的材料為碳素纖維，濃縮鈾分離功產出率將比上一代大大地提高。
什么是鈾濃縮：
鈾濃縮，Uranium Enrichment。“濃縮”術語的使用涉及旨在提高某一元素特定同位素豐度的同位素分離過程，例如從天然鈾生產濃縮鈾或從普通水生產重水。濃縮設施分離鈾同位素的目的是提高鈾-235相對于鈾-238的相對豐度或濃度。這種設施的能力用分離功單位衡量。
制造方法：
若要在某些類型反應堆和武器中使用鈾，就必須對其進行濃縮。這意味著必須提高易裂變鈾-235的濃度，然后才能將其制成燃料。這種同位素的天然濃度是0.7％，而在大多數通用商業核電廠中，持續鏈式反應的濃度通常約為3.5％。用于武器和艦船推進的豐度通常約為93％。但艦船推進可以只需20％或更低的豐度。鑒于在豐度0.7％至2％之間需要與豐度2％至93％之間同樣多的分離功，因此濃縮過程不是線性的。這意味著在能夠隨時獲得商用濃縮鈾的情況下，達到武器級的濃縮工作量可減少到不足一半，而鈾的供料量可減少到20％以下。
編輯本段提高鈾-235濃度的技術
在適用于提高鈾-235濃度的技術中，有7項技術特別重要：
氣體擴散法
——這是商業開發的第一個濃縮方法。該工藝依靠不同質量的鈾同位素在轉化為氣態時運動速率的差異。在每一個氣體擴散級，當高壓六氟化鈾氣體透過在級聯中順序安裝的多孔鎳膜時，其鈾-235輕分子氣體比鈾-238分子的氣體更快地通過多孔膜壁。這種泵送過程耗電量很大。已通過膜管的氣體隨后被泵送到下一級，而留在膜管中的氣體則返回到較低級進行再循環。在每一級中，鈾-235/鈾-238濃度比僅略有增加。濃縮到反應堆級的鈾-235豐度需要1000級以上。
氣體離心法
氣體離心法——在這類工藝中，六氟化鈾氣體被壓縮通過一系列高速旋轉的圓筒，或離心機。鈾-238同位素重分子氣體比鈾-235輕分子氣體更容易在圓筒的近壁處得到富集。在近軸處富集的氣體被導出，并輸送到另一臺離心機進一步分離。隨著氣體穿過一系列離心機，其鈾-235同位素分子被逐漸富集。與氣體擴散法相比，氣體離心法所需的電能要小很多，因此該法已被大多數新濃縮廠所采用。
氣體動力學分離法
——所謂
貝克爾技術是將六氟化鈾氣體與氫或氦的混合氣體經過壓縮高速通過一個噴嘴，然后穿過一個曲面，這樣便形成了可以從鈾-238中分離鈾-235同位素的離心力。氣體動力學分離法為實現濃縮比度所需的級聯雖然比氣體擴散法要少，但該法仍需要大量電能，因此一般被認為在經濟上不具競爭力。在一個與貝克爾法明顯不同的氣體動力學工藝中，六氟化鈾與氫的混合氣體在一個固定壁離心機中的渦流板上進行離心旋轉。濃縮流和貧化流分別從布置上有些類似于轉筒式離心機的管式離心機的兩端流出。
南非一個能力為25萬分離功單位的鈾-235最高豐度為5％的工業規模的氣體動力學分離廠已運行了近10年，但也由于耗電過大，而在1995年關閉。
激光濃縮法
——激光濃縮技術包括3級工藝：激發、電離和分離。有2種技術能夠實現這種濃縮，即“原子激光法”和“分子激光法”。原子激光法是將
金屬鈾蒸發，然后以一定的波長應用激光束將鈾-235原子激發到一個特定的激發態或電離態，但不能激發或電離鈾-238原子。然后，電場對通向收集板的鈾-235原子進行掃描。分子激光法也是依靠鈾同位素在吸收光譜上存在的差異，并首先用紅外線激光照射六氟化鈾氣體分子。鈾-235原子吸收這種光譜，從而導致原子能態的提高。然后再利用紫外線激光器分解這些分子，并分離出鈾-235。該法似乎有可能生產出非常純的鈾-235和鈾-238，但總體生產率和復合率仍有待證明。在此應當指出的是，分子激光法只能用于濃縮六氟化鈾，但不適于“凈化”高燃耗金屬钚，而既能濃縮金屬鈾也能濃縮金屬钚的原子激光法原則上也能“凈化”高燃耗金屬钚。因此，分子激光法比原子激光法在防擴散方面會更有利一些。
同位素電磁分離法
——同位素電磁分離濃縮工藝是基于帶電原子在磁場作圓周運動時其質量不同的離子由于旋轉半徑不同而被分離的方法。通過形成低能離子的強電流束并使這些低能離子在穿過巨大的電磁體時所產生的磁場來實現同位素電磁分離。
輕同位素由于其圓周運動的半徑與
重同位素不同而被分離出來。這是在20世紀40年代初期使用的一項老技術。正如
伊拉克在20世紀80年代曾嘗試的那樣，該技術與當代電子學結合能夠用于生產武器級材料。
化學分離法
——這種濃縮形式開拓了這樣的工藝，即這些同位素離子由于其質量不同，它們將以不同的速率穿過化學“膜”。有2種方法可以實現這種分離：一是由
法國開發的溶劑萃取法，二是
日本采用的離子交換法。法國的工藝是將萃取塔中2種不互溶的液體混和，由此產生類似于搖晃1瓶油水混合液的結果。日本的離子交換工藝則需要使用一種水溶液和一種精細粉狀樹脂來實現樹脂對溶液的緩慢過濾。
等離子體分離法
——在該法中，利用離子回旋共振原理有選擇性地激發鈾-235和鈾-238離子中等離子體鈾-235同位素的能量。當等離子體通過一個由密式分隔的平行板組成的收集器時，具有大軌道的鈾-235離子會更多地沉積在平行板上，而其余的鈾-235等離子體貧化離子則積聚在收集器的端板上。已知擁有實際的等離子體實驗計劃的國家只有
美國和法國。美國已于1982年放棄了這項開發計劃。法國雖然在1990年前后停止了有關項目，但它目前仍將該項目用于穩定同位素分離。
迄今為止，只有氣體擴散法和氣體離心法達到了商業成熟程度。所有這7項技術均在不同程度上具有擴散敏感性，因為它們都能夠在一項秘密計劃中不惜代價地被用于從天然鈾或低濃鈾生產高濃鈾。但是，由于這些技術的特征不同，因而將影響到其被探知的可能性。
為了防止核武器的擴散，鈾濃縮技術，乏燃料后處理技術（可以從核廢料分離出钚），重水生產技術（可制造氫彈）這三種核能技術嚴禁向國外提供。
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責任編輯：執中
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