五位有影响力的专家警告核扩散风险。
这类新型反应堆的共同点是，它们将使用一种名为高含量低浓缩铀（HALEU）的燃料。虽然其成分各不相同，但用于发电时，一般的混合物中含有的高裂变性同位素铀-235（U-235）的丰度略低于20%，而传统反应堆燃料的铀-235丰度在3%到5%之间。（武器级铀为丰度在90%以上的铀-235。）
不过，2024年6月6日发表在《科学》杂志上的一项研究发现了这种核技术的一个重大问题：理论上，高含量低浓缩铀燃料可以用来制造裂变炸弹，基于这一事实，这篇论文的作者主张对这些材料的获取和运输加强监管。
传统观点认为，丰度低于20%的铀-235不能用于制造核弹，但该论文的作者之一、麻省理工学院的R. 斯科特•肯普（R. Scott Kemp）说：“我们找到了证据。1984年，美国洛斯•阿拉莫斯国家实验室的理论部门负责人基本上证实，铀-235的丰度达到10%就可用。甚至不需要离心机，这是真正重要的部分。”
将铀浓缩成核弹级材料的标准方式是将离心机精心布置成级联式，要运行这些离心机，则需要稀缺而昂贵的物力、专业知识和材料。因此，任何绕过铀浓缩制造核武器的途径无疑都是更容易的选项。现在的问题是，有多容易？
在美国政府默默支持了多年之后，预计将出现高含量低浓缩铀的“淘金热”，这使问题变得更加紧迫了。美国能源部正在花费数十亿美元扩大这种燃料的生产，其中包括2022年向森特勒斯能源公司（Centrus Energy Corp.）的一家子公司投入1.5亿美元，森特勒斯能源公司是美国唯一将铀浓缩到高含量低浓缩铀丰度的私营公司。在美国之外，只有俄罗斯和中国在大量生产高含量低浓缩铀。
利用高含量低浓缩铀制造核弹的难度是一个很难讲明白的话题，因为核武器设计的许多具体技术和实践都是保密的。但是，标准裂变核武器的基本信息（即内爆装置）早就为公众所知。内爆装置是一个基于核材料的空心球体。在现代武器中，这种材料通常是钚-239，但也可以是铀同位素的混合物，其中包括一定比例的铀-235，从约10%到100%不等。球体周围是成形的化学炸药，这些化学炸药被同时引爆，产生冲击波，对球体进行物理压缩，缩短原子之间的距离，提高原子核发射的中子与其他原子核相遇并分裂的可能性，释放出更多的中子。球体压缩时会达到超临界状态，之后，大量的中子触发超快、失控的链式反应，这就是裂变爆炸。
《科学》杂志这篇论文的作者认为，要制造一枚1.5万吨当量（威力相当于二战期间摧毁广岛的原子弹）的核弹，需要很多高含量低浓缩铀材料，但不会超过1000公斤。相比之下，制造一枚中等先进的裂变式原子弹仅需大约8公斤钚-239。作者写道，虽然高含量低浓缩铀炸弹会相对较大，但仍然能够“用飞机、送货车或驶入城市港口的船只”来交付。
肯普、埃德温•莱曼（Edwin Lyman）、马克•戴纳特（Mark Deinert）、理查德•加文（Richard Garwin）和弗兰克•冯•希佩尔（Frank von Hippel）这几位论文作者还认为，对于想要利用高含量低浓缩铀制造核弹的武器制造商来说，一项关键技术挑战是提前起爆。材料中大量的铀-238会产生许多中子，可能会导致过早发生核链式反应。这会迫使核材料在到达超临界状态之前解体，从而限制爆炸当量。
换言之，“这不是一种非常好的炸弹，但它可以爆炸并造成各种破坏。”密歇根大学核工程荣誉教授约翰•李（John Lee）说。李是美国国家科学院、工程院和医学院2023年报告的撰稿人，该报告也考虑了高含量低浓缩铀燃料的风险，并提出了与《科学》杂志这篇论文类似但不那么严格的政策建议。
该论文的批评者认为，制造高含量低浓缩铀炸弹的挑战虽然不是不可克服的，但对非政府团体来说是一个相当大的阻碍。一个国家的武器计划可能拥有足以攻克这一挑战的充沛资源，但不会对这种炸弹感兴趣，因为它存在缺陷且相当不可靠。
“正因如此，国际原子能机构明智地表示：‘这不是一种可直接使用的材料。’”核工程顾问、美国核学会前主席史蒂文•内斯比特（Steven Nesbit）说，“这不是一条通往核武器的现实之路。”
《科学》杂志论文的作者呼吁美国核管理委员会和国际原子能机构改变对高含量低浓缩铀燃料的分类方式。根据核管理委员会目前的分类，即使大量的高含量低浓缩铀现在也被归为“第二类”，这意味着其安全措施的重点是“及早发现盗窃行为”。作者希望达到武器相关量级的高含量低浓缩铀能够被重新归类为“第一类”，与武器级钚或可制造炸弹的高浓缩铀一样。“第一类”需要更严格的安全措施，重点是“防止盗窃”。
内斯比特嘲笑这一提议，理由是盗窃成吨核材料的难度很大。“盲目地把保护核武器的所有包袱都放在这类事情上，实在是有些过头了。”他说。
不过，20世纪80年代进行过高含量低浓缩铀燃料实验的李同意《科学》杂志论文作者的观点。“迪克•加文（Dick Garwin）和弗兰克•冯•希佩尔提出了一些恰当的问题。”他表示，“他们说，核管理委员会应该采取更多的预防措施，对这一点我完全赞成。”
作者：Glenn Zorpette
IEEE Spectrum
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