科
技
信
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1 1
2003
中
国
原
子
能
科
学
研
究
院
主 主 办 办
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部
资
料
科 技 信 息
2003 年第 1 期 ( 总第 71 期 )
2003.03.31
目
次
朝鲜核计划概况……………………………………………………………………………… (1) 钚再循环的扩散问题…………………………………………………………………………(11) 新千年核能的地位……………………………………………………………………………(19) 未来的变化……………………………………………………………………………………(24)
先进核燃料再循环技术的开发………………………………………………………………(29) 21 世纪的 Purex 后处理 ……………………………………………………………………(34) 乏燃料的先进水法后处理系统………………………………………………………………(38) 小型反应堆的回归……………………………………………………………………………(41) 日本高放废物的处置现状与各国的情况……………………………………………………(44) 芬兰的电力事业与第 5 座核电站……………………………………………………………(46) 英国碳税引入与原子能发电…………………………………………………………………(49)
会 议 文 献·书 刊 简 介
核多体问题 2001 ……………………………………………………………………………(54) 硬 X 射线与γ射线探测器物理学……………………………………………………………(54) 高功率激光与等离子体的相互作用…………………………………………………………(55) 紫外光谱学与紫外激光………………………………………………………………………(55) 高温化学分离…………………………………………………………………………………(56) 催化空气污染控制……………………………………………………………………………(56) 职业辐照控制中辐射防护的最优化…………………………………………………………(57)
核 科 学 技 术 的 应 用
低水平辐射抑制癌症发生……………………………………………………………………(58) 欧洲委员会关于食品辐照的第一份报告书…………………………………………………(61)
谢谢观赏 谢谢观赏 科
技
简
讯 日本科技简讯 6 则……………………………………………………………………………
(62)
1. 硅-28 浓缩到 99.4%……………………………………………………………………………………
(62) 2. 以 1μm 的分辨率测定细胞内的元素…………………………………………………………………(62) 3. 用测量放射线区分天然放射性物质与核燃料物质 …………………………………………………(62) 4. 日本原子能研究所与法国原子能委员会在 5 项技术方面进行合作研究 …………………………(63) 5. 日本原子能研究所把指纹认证系统引入高级环境分析楼 …………………………………………(63) 6. 日本总务省批准福岛县的“核燃料税” ……………………………………………………………(63)
美国成功浇铸含 7.5％钚-238 的钚合金锭----为开展核武器部件老化加速实验………(64) 欧洲议会举行关于后处理的听证会…………………………………………………………(66) 中国的核电站…………………………………………………………………………………(68) 太阳能发电的现状与展望……………………………………………………………………(69) 德国风力发电总装机容量达 1 万 MW ………………………………………………………(71)
专
利
简
讯
专利简讯 12 项………………………………………………………………………………(72)
本期责任编辑
谢谢观赏 朝 鲜 核 计 划 概 况
(中国原子能科学研究院)
1
引言
自从上世纪 90 年代初以来，朝鲜的核危机风波迭起。2002 年 10 月，朝美相互指责违背 1994 年签署的朝-美框架协议，危机再度升级，且朝方态度越来越强硬。
朝鲜，这个不易为外界了解的国家，究竟生产了多少武器级钚？是否已建成并运行了铀浓缩设施？是否已经拥有核武器？由于朝鲜的核活动十分隐秘，且不少设施建在地下，针对上述疑问，各国情报部门的推测有点像瞎子摸象，说法不一。
朝鲜目前究竟已分离了多少数量武器级钚，各国情报机构估计的数量差异较大。美国情报部门估计，朝鲜从宁边 5MW(e)堆的乏燃料中已分离出 6～12 kg 武器级钚，足够供生产 1～2 枚原子弹。韩国情报部门估计，朝鲜可能已分离了 7～22 kg 钚。日本情报部门的估计是 16～24 kg 钚。
2002 年 10 月，朝鲜官员承认了朝鲜的铀浓缩计划，但美国至今尚未找到朝鲜铀浓缩活动的确切证据。
朝鲜是否已经拥有核武器？据前苏联克格勃 1990 年的 1 份报告称，朝鲜已经研制成功第一颗核爆炸装置，但是美国仍不清楚朝鲜是否真的已经拥有核武器。
在武器运载系统方面，朝鲜拥有较先进的弹道导弹技术，并已部署了射程为 1 000 km 的导弹。
本文旨在回顾朝鲜核计划历史，叙述朝鲜核材料生产情况和核武器及其运载系统研制进展，并介绍朝鲜在核科技领域研究和核专业人才培养方面所作的努力。
2
朝鲜核计划发展简史
早在上世纪 50 年代初，朝鲜就开始其核研究计划。上世纪 60 年代中期，朝鲜在平壤以北 60 公里处的宁边建立了 1 个具有 10 个研究所的核研究中心，并派遣留学生到苏联学习，培养核专家。该中心现有研究人员 3000 余人。
1965 年，由苏联援助的 IRT-2000 研究堆在宁边建成。1974 年，朝鲜科学家改进了 IRT-2000 堆，将功率从原来的 2MW 提升到 4MW，1987 年又提升到 8MW，燃料改用 80% 235 U。与此同时，朝鲜加强对核燃料循环的研究，包括铀水冶、铀转化、燃料元件加工和乏燃料后处理等技术。
朝鲜的核武器计划始于上世纪 80 年代，从那时起，朝鲜的铀转化与燃料元件生产设施陆续投入运行。1980 年，朝鲜开始兴建 5MW(e)宁边 1 号堆，该堆于 1985 年 8 月 14 日达到临界，1986 年 1 月开始运行。在1986～1994 年运行期间，1989 年停堆 71 天，1990 年停堆 30 天，1991 年停堆 50 天。停堆期间卸料，随后可能开始了武器级钚的生产。朝鲜的后处理设施（称作“放射化学实验室”）可能是从 1985 年开始兴建的。
1985 年之前，朝鲜的核武器计划一直鲜为人知。1985 年以后，美国的间谍卫星显示了宁边地区 1 座反应堆和 1 座后处理设施正在建设的图像。1989 年，新闻媒介首次披露了朝鲜拥有分离和生产武器级钚的能力。
朝鲜于 1985 年被迫加入核不扩散条约（NPT），但直到 1992 年才批准与国际原子能机构（IAEA）签订保障监督协议。
1992～1993 年期间，IAEA 对朝鲜的核设施进行了 6 次视察。按照朝方的申报，1989 年朝鲜只从堆中卸出的破损的乏燃料元件进行了 1 次分离实验，仅分离出了 90g 钚。而 IAEA 官员的视察结果表明，朝方自 1989年以后共进行了 4 次后处理。大多数分析家评估， 朝鲜可能从 5MW(e)堆乏燃料中后处理分离出的钚量的上
谢谢观赏 谢谢观赏 限约为 6.9～10.7kg。
IAEA 视察员 1993 年获取的情报表明，朝鲜宁边的放射化学实验室有 2 条后处理生产线，已建成了第 1条生产线，第 2 条生产线已安装了约 70% 的设备。该实验室的一端有乏燃料的接收装置，另一端有 2 条地下管道，将后处理产生的放射性废液输送到东面 300 米处的“500 号”隐蔽建筑物。
1993 年 2 月，IAEA 总干事长 Blix 提出了对上述 2 个可疑的废液贮存场所进行专门视察的要求，但在10 天之后被朝鲜方面拒绝。
1993 年 3 月，朝鲜宣称要行使退出 NPT 的权利。1993 年 6 月，朝美谈判之后，朝鲜同意“搁置”退出NPT 的说法，但声称 IAEA 不再有权对其实施进行常规视察和专门视察。经过与 IAEA 多次谈判之后，朝鲜于 1994 年 3 月同意 IAEA 视察其申报设施，但随即又阻挠 IAEA 对宁边钚分离设施进行放射性取样分析。
1994 年 5 月中旬，朝鲜宣布将对 5MW(e)实验堆实施停堆换料，从而使危机进一步升级。卸出的 8000根燃料棒中含钚 30kg，一旦分离出来，可用于制造数枚核弹。朝鲜拒绝 IAEA 提出的视察程序。
1994 年 6 月 2 日，Blix 致信联合国安理会，陈述 IAEA 所面临的困难。1994 年 6 月 15 日，美国向安理会建议，对朝鲜实施制裁，并向朝鲜施加军事压力。
1994 年 6 月 16～17 日，卡特总统访问平壤会见金日成主席，使危机得到缓解。金日成同意冻结朝鲜核计划，条件是美国恢复与朝鲜的高层外交谈判。谈判于 7 月份开始，但因金日成 7 月 9 日突然逝世而中断。谈判于 8 月上旬继续，最终达成了 1994 年 8 月 12 日的“协议声明”。
1994 年 10 月 21 日，朝美签署“框架协议”。按照该协议，朝鲜将冻结其核计划，包括已有的 5MW(e)堆、在建的 50MW(e)堆和 200MW(e)堆、核燃料元件加工设施、后处理设施。作为回报，美国承诺为朝鲜建造 2 座 1 000MW(e)轻水堆核电站。美国还承诺，在轻水堆核电站建成之前促进向朝鲜提供重油，以补偿核设施的冻结。1995 年 1 月向朝鲜提供了 5 万 t 重油，同年 10 月运送了 10 万 t 重油。从 1996 年 10 月起，美国将促进每年提供 50 万 t，直至第 1 座轻水堆建成。
美朝框架协议的实施步伐十分缓慢，2 座轻水堆原定于 2003 年建成，但预期 2010 年之前不会建成。
自框架协议签署以来，美国面临着若干问题，包括如何确保每年向朝鲜提供重油所需的资金（油费已从1995 年的 3 000 万美元/年上涨到现在的 1 亿美元/年），也包括朝鲜可疑的秘密核活动和远程导弹的研制。
3
朝 鲜核材料生产和核武器研制情况
3. 1
核材料生产活动 3. 1. 1
铀矿开采 朝鲜的铀矿资源比较丰富，估计蕴藏量达 2 600 万 t（矿石），且品位较高，如比较重要的金川铀矿和平山铀矿，其矿石的含铀量达 0.8％。
各种消息来源披露，朝鲜的铀矿有接近 20 座（表 1），但绝大多数铀矿的规模与现状均不清楚。估计正在开采的铀矿有金川铀矿、平山铀矿、顺川铀矿、黄山铀矿和博川铀矿，开采的矿石运往铀水冶厂。
3.1.2
铀水冶
外界报道朝鲜拥有 4 座铀水冶厂，从铀矿中提取铀，制成黄饼(或 UO 2 )，再运往铀转化和燃料元件加工工厂。
(1) 天摩山铀水冶设施
该设施位于平安北道的大馆郡天摩山脚下，1989 年投入运行。整个设施建在天摩山（海拔 1116m）的山洞里，设施周围 10km 之内无人居住。
表 1
朝鲜铀矿情况
谢谢观赏 铀矿名 所在地 发现时间 矿石去向 备
注 铁山铀矿 平安北道的铁山郡 1947 年
博川铀矿 平安北道的博川郡
朝鲜主要铀矿之一 球场铀矿 平安北道的球场郡
已生产铀矿石 黄山铀矿 平安南道
平山的南川化学联合企业
顺川铀矿 平安南道的顺川市
平山的南川化学联合企业 博川水冶厂 该矿山开采的矿石称为 2 号矿石 茂山铀矿 咸镜北道的茂山郡
罗津铀矿 咸镜北道的罗先直辖市 1961 年
朝鲜老矿山 先锋铀矿 咸镜北道的先锋郡 1992 年
先锋郡现为罗先直辖市 一个区 咸兴铀矿 咸镜南道的咸兴市 1964 年
约有 400 万 t 铀矿石 兴南铀矿 咸镜南道的咸兴市
新浦铀矿 咸镜南道的亲浦市
1994 年开采 金川铀矿 黄山北道的金川郡
平山的南川化学联合企业 称为 3 号矿石(0.8%U) 平山铀矿 黄海北道的平山郡 上世纪 50 年代 平山的南川化学联合企业 称为 3 号矿石(0.8%U) 海金刚矿 江原道的高城郡 1964 年
约有 400 万 t 铀矿石 惠山铀矿 两江道的惠山市
博川水冶厂 1992 年被泄露 渭原铀矿 慈江道的渭原郡
2002 年报道
该设施有 535 名工作人员，其中管理人员 100 名，技术人员 35 名，从事危险和有毒劳动的是 400 名政治犯，还有大约 16 名技术人员从事地下作业。
据 1 名叛逃者介绍，该设施称作“天摩山发电厂”，但实际上是 1 座生产黄饼的铀水冶地下设施，该设施的废气由金昌里地下秘密核设施排出。
朝鲜于 1983 年就计划在天摩山建设 1 个核生产基地，并于同年开始挖掘隧道。1984 年开始大规模建设。朝鲜对外界宣称，正在建设 1 座发电厂，且电厂需要 1 条地下水道穿透天摩山。但实际上正在挖掘的隧道就是核材料生产场所。隧道的建设于 1986 年完工，1987 年初开始安装设备，1989 年底开始生产黄饼，铀矿石可能来自顺川铀矿和平山铀矿，由朝鲜人民军的 1 个运输团负责矿石运输，使用 30 辆苏制 5t 卡车。
从设施入口到生产场地需经过 3 道钢制保安门。从第 3 道保安门向右拐大约 600m，设有约 10 个工作间：
① 业务室：更衣室，工作人员更换防护服，这里也是休息室。
② 1 号矿石场：设有各种设备和槽罐，用于铀的分离、浓缩。该室大小为 50m×60m。
③ 2 号矿石场：设有各种设备和槽罐，用于进一步加工来自 1 号矿石场的料液。该室大小为 50m×60m。
④ 干燥室：干燥来自 2 号矿石场的铀料液。该室大小为：20m×20m×20m。
⑤ 1、2、3、4 号熔炼室：放置熔炼设备，每室大小为 20m×20m×20m，墙面用 20mm 厚铝板复面。
⑥ 包装室：将精制铀产品装入气密容器。该室大小为 20m×20m×4m，墙面用 20mm 厚铝板复面。
⑦ 成品仓库：该室大小为 30m×20m×4m。
从产品储存库往右约 100m 处是另 1 条隧道，隧道内 20m 处是 1 个地下核废物处置区，该区大小为 100m×50m×5m，墙面用 5mm 厚铝板复面。
谢谢观赏 谢谢观赏 该设施外面设有直升飞机起降平台，并有两道岗哨控制入口。
该设施有 1 位主任和 3 位分别负责行政、总务与技术的副主任，还有 1 名技术总管。主任和技术总管是朝鲜人民军陆军上校，负责行政和总务的副主任是陆军中校，技术副主任则是少校。技术总管管理全部技术人员。该施设有 7 个科（生产科、技术科、计划科、业务科、劳动安全科、设备材料科、总务科）。
在设施内工作的军方人员都是带家属的年龄超过 40 岁的人，不穿军装。
2002 年 10 月，朝鲜承认有铀浓缩计划，天摩山设施被怀疑是 1 个可能的铀浓缩计划的场址。
(2)
龟城铀水冶设施 该设施位于平安北道的龟城市，1989 年建成。曾有报道说这是 1 座铀转化设施，但实际上该设施以铀矿为原料，生产黄饼或 UO 2 。1991 年 8 月报道该设施的处理能力为 300kg(矿石)/d。
(3) 博川铀水冶设施 （4 4 月企业所）
该设施位于平安北道的博川郡，原先加工石墨、磷酸盐和其它制品，1982 年转为生产铀浓缩物，铀矿石主要来自金川铀矿和黄山铀矿。
根据 1 名叛逃者的证词，这里生产的铀产品送到“8 月企业所”（即宁边核燃料元件加工厂），进行铀转化与燃料加工。
该设施的生产能力为 210t(U)/a，有报道说，该设施于 1992 年关闭。1992 年 4 月，朝鲜原子能工业部的1 位官员在新闻发布会上称，朝鲜正在平山郡和博川郡运行着铀水冶设施。
(4)
平山铀水冶设施（南川化学联合企业所）
该设施位于黄海北道的平山郡平和里，1991 年 6 月投入运行（但也有报道说投产时间为 1990 年）。该设施有员工 1 500 名，1999 年铀矿石处理能力为 20 万 t/a，黄饼生产能为 290 t/a。铀矿石来自平山和金川的铀矿。
3.1.3
铀转化与核燃料元件加工
朝鲜的铀转化与燃料元件加工工厂从上世纪 80 年代初开始建设。1983 年，在平安北道的宁边核研究中心内建成了宁边核燃料加工中试厂，设计规模为 15t(U)/a，采用朝鲜本国技术。5MW(e)宁边 1 号堆的首炉燃料系该厂生产。由于遇到了无法克服的技术困难，该厂被迫于 1986 年关闭。
在关闭宁边核燃料元件加工中试厂的同时，朝鲜在苏联的技术援助下，从 1986 年开始建设宁边核燃料元件加工厂（又名 8 月企业所）。该厂生产能力为 200～300t(U)/a，于 1987 年初投入运行。
宁边核燃料元件加工厂有铀转化能力，将黄饼转化成 UO 2 。可以生产 Mg-Al 包壳（用于 5MW(e)堆）和Mg-Zr 包壳的 MAGNOX 燃料棒。1992～1993 年，该厂生产能力达到 100t(U)/a，按每根燃料棒 6.25kg(U)计，燃料棒生产能力为 16000 根/a。1994 年，5MW(e)宁边 1 号堆卸出的 8000 根燃料棒就是该厂生产的。根据 1994年朝美框架协议，该厂运行已被冻结。
3.1.4
反应堆
朝鲜研究堆与动力堆发展的基本情况如表 2 所示。在上世纪 80 年代之前，朝鲜的反应堆并无生产可观量武器级钚的能力。80 年代以后，朝鲜开始启动核武器计划，IRT-2000 堆和 5MW(e)宁边 1 号堆是生产武器级钚的关键设施。
(1)
IRT- - 2000 0 研究堆
该堆是苏联援建的研究堆，是一种用轻水慢化和冷却的游泳池式反应堆。该堆于 1962 年动工兴建，1965年建成。原设计功率为 2MW(t)，燃料为 10%低浓铀（LEU）。经朝鲜专家改进，1974 年功率提升到 4MW(t)，1987 年功率提升到 8MW(t)，燃料改用 80%高浓铀（HEU），该堆于 1978 年起接受 IAEA 保障监督。
表 2
朝鲜研究堆与动力堆基本情况
谢谢观赏 堆名/所在地 堆型与功率 兴建时间 达到临界时间 备 注 平壤 次临界装置
教学用 (金日成大学内)
宁边 临界装置 0.1MW(t)
上世纪 60 年代 同位素生产 (宁边核研究中心)
IRT-2000 堆 游泳池式
1965 年 秘密生产钚 (宁边核研究中心) 原设计:2MW(t),10%LEU
现运行功率:8MW(t),80%HEU
宁边 1 号堆 石墨气冷堆,天然铀 1980 年 1985 年 秘密生产钚 (宁边核研究中心 5 MW(e),
20～30 MW(t)
已停止运行 核物理研究所)
宁边 2 号堆 石墨气冷堆,
50MW(e) 1984 年
已停止建设 (宁边核研究中心)
泰川核电站(秦川) 石墨气冷堆,
200MW(e) 1989 年
已停止建设 新浦 轻水堆,
2×1 000MW(e) 1997 年
1992 年，朝鲜向 IAEA 视察员承认，朝鲜 1975 年在宁边同位素生产实验室中从 IRT-2000 堆乏燃料中分离提取了 300mg 钚。但有关专家推测，朝鲜多年来可能从该堆乏燃料中提取的最大钚量为 4kg 左右。
(2)
5MW(e) ) 宁边 边 1 1 号堆
该堆是 1 座石墨气冷堆，采用英国已解密的 MAGNOX 型气冷堆技术，以天然铀为燃料。该堆于 1979～1980 年动工兴建，1985 年 8 月 14 日达到临界，1986 年 1 月投入运行。该堆可能是目前朝鲜生产武器级钚的主要设施。
在 1986～1994 年的运行期中，1989 年该堆停堆换料 71 天，足以卸出所有乏燃料进行后处理。1990 年和 1991 年，该堆又分别停堆 30 天和 50 天，也许这 2 次停堆没有全部更换整个堆芯的燃料。根据 IAEA 视察员的监测结果，朝鲜对上述 3 次停堆卸出的乏燃料几乎都进行了后处理，估计获得的钚量为 6.9～10.7kg。加上 IRT-2000 研究堆生产的 4kg 钚，朝鲜拥有足够制造 2 颗原子弹的武器级钚。
1994 年 5～6 月，朝鲜宣布再次对该堆实施停堆换料，卸出乏燃料棒 8 000 根，且拒绝 IAEA 视察，从而使危机升级。从这些乏燃料中可分离出 30kg 钚（作者注：每根乏燃料中含有 6.25kg 铀，假定乏燃料燃耗为 600MWd/t(U)，则乏燃料中钚含量为 0.6kg(Pu)/t(U)）。
(3)
50MW(e) ) 宁边 边 2 2 号堆
该堆是 1 座石墨气冷堆，采用英国 MAGNOX 型或法国 G-2 型气冷堆技术，设计功率为 50MW(e)，约200 MW(t)。该堆于 1985～1986 年开始兴建，原计划于 1995 年建成，按照 1994 年朝美框架协议，该堆的建设已被冻结。该堆的产钚能力估计为 55kg/a。
(4)
200MW(e) ) 泰川核电站
该堆是 1 座石墨气冷堆，采用法国 G-2 型气冷堆技术，设计功率为 200MW(e)，约 800MW(t)。该堆于1989 年动工兴建，原定于 1996 年建成。按照 1994 年朝美框架协议，该堆的建设工程也已停止。该堆的产钚能力估计为 210kg/a。
3.1.5
后处理
朝鲜进行乏燃料后处理的设施可能有 3 处，即宁边核研究中心放射化学研究所内的热室、同位素生产实
谢谢观赏 谢谢观赏 验室和所谓“放射化学实验室”（又称“12 月企业所”）。
根据 1959 年签署的朝-苏和平利用核能协议，苏联专家在放射化学研究所内建设了 20 个手套箱和 20 个热室。据前苏联原子能部官员 Georgiy Kaurov 介绍，该设施可操作的放射性水平较高,可以从辐照燃料元件中提取核素。该设施可能是朝鲜秘密提取钚的主要场所。
同位素生产实验室是 1965 年由苏联援助建立的，拥有 7 个热室和若干手套箱。1992 年，朝鲜人员对 IAEA视察员说，1975 年曾在该实验室从 IRT-2000 研究堆乏燃料中提取出了 300mg 钚。但后来又从向 IAEA 的初始申报中删除了这一信息。该实验室不在框架协议范围内。
朝鲜将位于宁边的后处理设施称作“放射化学实验室”，该设施可能于 1985 年开始兴建。1992 年，主厂房和辅助厂房的建设基本完成。原计划 1995 年完工。设施主工艺厂房长约 180 米，宽 20 米，高约 6 层楼。
1992 年 5 月，朝鲜向 IAEA 递交的初始申报材料中称，该设施用于培训从事钚分离和废物处理工作的核专家。但 IAEA 通过 1992 年的视察活动断定，这是 1 座后处理设施。1993 年，IAEA 视察员发现，朝鲜正在准备在该厂房内安装第 2 条后处理生产线。IAEA 视察员当时估计，该设施 70%左右的设备已经安装完毕。后处理设施的主工艺厂房1层设置6个后处理热室，2层设置3个取样热室。估计该设施的后处理能力为200～250t/a（MAGNOX 型乏燃料），钚生产能力为 100kg/a，其规模仅次于美国汉福特 Purex 后处理厂。厂房的入口有乏燃料接收设施，厂房下面有 2 条地下管线，将废水输送到厂房以东 300 米处的废水贮存设施（称作“500号楼”）。按照 1994 年签署的朝美框架协议，该设施的运行被冻结。
3.1.6
铀浓缩 上世纪 90 年代末，美国情报机构获悉，朝鲜正在试图从俄罗斯购买大宗量的高强度铝，这是一种用于制造铀弹的分离 HEU(高浓铀)设备的重要材料。美国情报机构还发现，在朝鲜和巴基斯坦的易货贸易中，巴基斯坦向朝鲜出口的设备中可能包括了可以生产武器级铀的气体离心机，而朝鲜则向巴基斯坦出口可以携带核弹头的中程导弹。另外，美国情报官员发现朝鲜正在建设一些似乎与铀浓缩有关的设施。于是，美国情报部门断定，朝鲜正在建设铀浓缩设施。
2000 年 3 月，克林顿总统通知国会，说他无法证明朝鲜不在试图获得用于制造核弹的浓缩铀。
2002 年 10 月 16 日，布什行政当局宣布，朝鲜已在本月初的谈判中承认了其铀浓缩计划。
但是，根据现有的情报，尚无法评论朝鲜铀浓缩计划的进展情况，尽管人们猜测朝鲜可能会采用巴基斯坦提供的气体离心机进行铀浓缩活动，但目前无法知道铀浓缩设施是否已建成，也不知道铀浓缩设施的建设地点。
2002 年 10 月，美国指出了朝鲜进行铀浓缩活动的 3 个可疑场所，即位于滋江道熙川市的 Hagap 地下设施，位于两江道离中朝边境 20 公里的岭底里设施和位于平壤附近的朝鲜科学院激光研究所。但一些情报来源显示，还有一些设施也可能是朝鲜进行铀浓缩活动的可疑场所（表 3）。
3.2
核武器与运载系统研制
尽管朝鲜政府已承认了其铀浓缩计划，但相信朝鲜的铀浓缩计划仍处于初级阶段，不大可能拥有铀弹。
由于朝鲜在 1994 年前已分离出了 7～24kg 钚 （我们认为 11～15kg 的说法更有依据），美国情报部门强烈认为朝鲜可能已经拥有 1～2 枚钚弹，尽管至今尚未找到确切证据，除非朝鲜政府自己公开宣布。
俄罗斯和美国的情报机构获悉，朝鲜在核武器制造技术方面已取得显著进展。1990 年，苏联克格勃向苏共中央委员会报告了朝鲜的核计划，报告称朝鲜已在宁边核研究中心完成了第 1 颗核爆炸装置的研制。为了躲避国际探测，朝鲜政府决定不做核爆炸试验。1993 年 7 月和 12 月，期刊《Nucleonics》和 NBC 新闻分别报道，朝鲜显然在 1993 年之前就已将后处理分离出的钚从钚溶液转化成金属钚，这是核弹最终组装之前的最后一步。
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表 3
朝鲜用于铀浓缩活动的可能场所
名
称 地
点 可
能
功
能 可
能
点 HAGAP 地下核设施 滋江道熙川市 HEU 生产，后处理及钚储存，高强度爆炸试验 1989 年发现巨大挖掘工程，功能不明 岭底里地下核设施 两江道金亨稷郡岭底里 HEU 生产，导弹基地 90 年代中期开始挖掘，2002 年 10月之前被确定为导弹基地 科学院激光研究所 平壤市恩情区域科学 2 洞 激光研究，激光分离铀同位素 朝鲜正在发展激光同位素分离技术 博川地下核设施 平安北道博川郡 HEU 生产，后处理及钚贮存 60 年代中期奥、法曾提供过核设施 泰川地下核设施 平安北道泰川郡天溪里 HEU 生产，后处理及钚贮存，可能也是 1 个高能炸药试验场 场址周围有 3
000
V 高压线，重兵把守，1998 年测得土壤样品中 235 U浓度比天然铀高 10 倍 天摩山铀水冶设施 平安北道大馆郡 黄饼生产（确实），HEU 生产 大规模地下设施
. 苏联解体之后，俄罗斯境内核设施的安全保卫措施很差。1994 年 6 月，美国联邦调查局局长警告说，俄罗斯犯罪集团可能已经有能力盗窃核武器、核武器部件或武器级核材料。朝鲜情报机构和军方人士与苏联克格勃和苏/俄军方人士之间关系密切，朝鲜可能已招募了苏/俄导弹专家和核弹设计专家。1994 年 1 月，俄罗斯军方官员证实了俄核子与导弹科学家在朝鲜的存在。
朝鲜正在积极发展可以携带核弹头的运载系统，其弹道导弹技术主要来源于苏式飞毛腿-B 导弹。在上世纪 70 年代，朝鲜从埃及获得了飞毛腿导弹，在苏联的帮助下，朝鲜对飞毛腿导弹进行了大量改进（包括射程与打击精度）。利用出口导弹获得的大量资金，朝鲜已经研制并部署了飞毛腿-B 导弹（射程 320～340km, 载荷 1 000kg）、飞毛腿-C 导弹（射程 500km，载荷 700kg）和劳动（No Dong）型 导弹（射程 1 000km,载荷700～1 000kg）, 打击目标覆盖韩国和部分日本领土。
1994 年 3 月，美国情报部门指出，朝鲜正在研制 2种射程更长的大浦洞（Taepo Dong）弹道导弹，其第 1 阶段的射程将达到包括冲绳在内的全部日本，第 2 阶段的射程将达到美国西太平洋地区以及阿拉斯加和夏威夷，第 3 阶段的射程将达到美国本土。1998 年 8 月31 日，朝鲜试射大浦洞-1 型，尽管第 3 级火箭未能将载荷运抵轨道，但表明朝鲜正在加快其发展洲际导弹的研制计划。
朝鲜是向发展中国家出口导弹的主要国家，其导弹向伊朗、叙利亚、巴基斯坦、利比亚出口。埃及可能也进口过朝鲜的某些导弹系统。据报道，伊朗和巴基斯坦的导弹技术与装备很大程度上依赖于朝鲜。
上述情况导致克林顿行政当局推动与朝鲜就其导弹计划展开新 1 轮谈判。在 1999 年 3 月和 2000 年 7 月的 2 轮谈判中，朝鲜要求美国每年向朝鲜提供 10 亿美元援助，以换取朝鲜不出口导弹的承诺。美国拒绝朝方要求，但同意取消美国对朝鲜的经济制裁。1999 年 9 月，美-朝在柏林达成协议，朝方同意推迟导弹试验计划，美方同意取消经济制裁。
4
朝鲜核研究机构与大学教育状况
为了实现核计划，朝鲜政府十分重视核科技的研究开发与人才培养。早在上世纪 60 年代，朝鲜就在平
谢谢观赏 谢谢观赏 壤以北的宁边建设核研究基地。在 1991 年 12 月苏联解体之前的几 10 年里，朝鲜核科学家一直在苏联接受培训，据说至今仍有俄罗斯核科学家在朝鲜工作。
4.1
核研究机构
朝鲜最主要的核研究机构是宁边核研究中心，它与原子能委员会、平壤原子能研究院和同位素应用委员会同属朝鲜原子能工业总局领导。
上世纪 50 年代末，朝鲜与苏联签署了 2 项原子能合作协议。按照协议，苏联帮助朝鲜建立宁边核研究中心。该中心位于平壤以北 60km，占地面积 890 万 m 2 ，有大约 390 座建筑物，共有员工 3000 余人。中心下设 10 个研究所, 即原子能研究所、同位素生产加工研究所、中子物理研究所、核电子学研究所、核材料研究所、核物理研究所、辐射防护研究所、放射化学研究所、反应堆设计研究所、铀资源开发研究所。
该中心于 1961 年开始动工兴建，1964 年建成。苏联专家负责中心的建设与开始运行，启动费为 5 亿美元（1962 年美元）。1965 年，苏联援助的 IRT-2000 研究堆在该中心建成，自那时起，该中心在朝鲜核科技研究发展中一直起着主要作用。下面简单介绍几个研究所的情况。
(1)
原子能研究所
该所始建于 1952 年 12 月，当时隶属于科学院，是朝鲜最早的核研究所。上世纪 60 年代初搬迁至宁边核研究中心，该所下设 3 个分部。1987 年，MGC-20 回旋加速器在该所的万景台区域内开始建设，1990 年完工，主要用于核物理研究，并制备医用同位素。
(2)
同位素生产实验室
该实验室于 1965 年建成，现有 7 个热室和若干手套箱，目前的场址可能是后来建立的。该实验室的功能是研究生产农用和医用放射性同位素。1992 年，朝鲜人员对 IAEA 视察员说，1975 年曾在该实验室提取出了 IRT-2000 研究堆乏燃料中的 300mg 钚。该实验室的运行未被 1994 年朝美框架协议冻结。
(3)
核物理研究所
该所建于 1964 年，并于 1982 年扩建和重组。苏联援建的 IRT-2000 研究堆属于该所。该所从事核反应堆物理与技术、核燃料与核材料的研究。宁边核研究中心的几座反应堆的运行均由该所负责。
(4)
放射化学研究所
该所于 1956 年成立，主要从事核燃料加工与后处理研究。根据 1959 年签署的朝-苏和平利用核能协议，苏联专家在该所建设了 20 个手套箱和 20 个热室。
被称作“放射化学实验室”的后处理设施由该所管辖。
4.2
大学教育
朝鲜的大学教育十分注重培养核科技人才，一些名牌大学均设置有核专业课程，表 4 列举了朝鲜设置核专业课程的主要大学基本情况。下面重点介绍几所大学情况。
(1) 金日成大学
建于 1946 年的金日成大学是朝鲜最著名的大学。自从 1956 年以来，该校一直从事核领域的研究与人才培养。上世纪 50 年代末，该校开设反应堆工程专业，并开始向苏联杜布纳联合核子研究所派学生接受培训。1973 年开设核物理专业。该校还有 1 个原子能研究所，所内建有一套次临界装置。据 1981 年报道说，该校建成了若干研究设施，用于研究核电子学、固体物理、材料、电子显微镜和Χ射线谱仪。同年，化学系开设放射化学课程，工程研究所开设核工程课程。据说该校还建有热室。
从 1981 年起，该校原子能系每年的毕业生估计为 1 000 名左右，其中 100 名为核物理专业毕业生。这些毕业生被分配到宁边核研究中心或位于博川的一些核设施工作。.
谢谢观赏 表 表 4
朝鲜设置核专业课程的大学情况
校 名 建校时间 规
模 核专业及核活动 金日成大学 1946 年 10 月 2 个学部，13 个系，50 个专业，10 个研究所，50 个实验室， 12 000 名学生，1 200 名教授与研究人员，图书馆藏书 200万册，1 个体育馆，1 个博物馆，1 个出版社，1 座医院 反应堆工程、核物理、放射化学, 拥有次临界装置、热室等 金策工业综合大学 1948 年创建时为平壤工业大学，1951年朝鲜战争期间改为金策工业大学,
1988 年改为现名
18 个系，80 个专业，10 个研究所，1 个研究生院，54 个实验室，10 000 名学生，2 000名教员，图书馆藏书 60 万册 反应堆、核电子、核燃料、核工程 咸兴化学工业大学 1947 年创建时为兴南技术学院，1954年改为现名，1959 年迁至咸兴 7 个系，46 个专业，5 000 名学生，4 个研究所 后处理 平城理科大学 1967 年 5 个系（核物理、生物、数学、化学、电子工程）, 1 500～ 1 600 名学生，6 年制，培养高级专门人才 核物理、核冶金 核物理大学 80 年代 1 500 名学生 反应堆、核燃料制备、后处理等 江界国防大学
1994 年报道该校有 1 个物理系,从事核研究 核工程、火箭 国防大学核工系 1963 年
核工程(培训军事专家)
. (2)
金策工业综合大学
该校在 1948 年建校时名为平壤工业大学，1951 年改名为金策工业大学，1988 年改为现名。
1981～1993 年进行了大规模建造，学校规模扩大 1 倍，占地 40 万 m 2 。该校的核专业培养反应堆、核电子、核燃料和核工程方面的人才，毕业生分配到宁边核研究中心或博川的核设施工作。
(3)
咸兴化学工业大学
该校是朝鲜最早的理工科大学，1947 年建校时称作兴南技术学院，1954 年改为现名，1959 年学校迁至咸兴。该校除了培养一般化工业专业人才之外，还培养核燃料后处理方面的技术人才。
5
小结
(1) 从上世纪 80 年代开始，朝鲜积极推进其核武器计划。为了生产用于核爆炸装置的武器级钚，朝鲜已经完成了包括铀矿开采、铀水冶、铀转化、核燃料元件加工、反应堆辐照和乏燃料后处理等所有环节的研究和开发。并建成了相应的核设施，形成了一定的生产能力。
(2) 朝鲜的 5MW(e)堆于 1989 年、1990 年和 1991 年进行了 3 次停堆换料。据 IAEA 视察员的监测结果表明，这几次卸出的乏燃料都进行了后处理，分离出的武器级钚量估计为 6.9～10.7kg，加上 IRT-2000 研究
谢谢观赏 谢谢观赏 堆乏燃料中可能已提取出约 4kg 钚，朝鲜已分离出的武器级钚约为 11～15kg。
(3) 根据各国情报部门对朝鲜核弹研制水平的分析，可以推测朝鲜可能已经拥有 1～2 枚钚弹，但迄今尚无确切证据。
(4) 尽管朝鲜已于 2002 年 10 月承认了其铀浓缩计划，但估计朝鲜的铀浓缩计划仍然处于初级阶段，目前还谈不上拥有铀弹。
(5) 朝鲜已经掌握了比较先进的弹道导弹技术，导弹射程已达 1000km，而且还在积极发展远程导弹技术。
(6) 几十年来，朝鲜在核科技研究开发和核专业人才培养方面投入很大，为朝鲜发展核计划奠定了坚实基础。仅金日成大学 1 所学校，每年就向各核研究机构和核设施输送近 1000 名核专业毕业生。
主要参考文献：
[1]
L.A.Niksch, North Korea’s Nuclear Weapons Program, Issue Brief for Congress, Order Code IB91141, Oct. 9, 2002. [2]
S.LaMontagne, North Korea’s Nuclear Program: An Assessment of U.S. Options, Non-Proliferation Project Issue Brief, 2(10), Oct. 2002. [3]
DPRK Nuclear Weapons Program, http://www.fas.org/nuke/guide/dprk/nuke/index.html [4]
Carnegie Analysis: Ten Questions on North Korea’s Uranium Enrichment Program, http://www.ceip.org/files/nonprolif/templates/article.asp?NewsID=3871 [5]
Global Security Org., Nuclear Weapons Program,
http://www.globalsecurity.org/wmd/world/dprk/nuke.htm [6]
Center for Nonproliferation Studies at the Monterey Institute of International Studies, (1)
North Korea: Mining, Milling, Conversion and Fabrication Facilities. (2)
North Korea: Reactors, Assemblies and Reprocessing Facilities. (3)
North Korea: Suspected Uranium Enrichment Sites. (4)
North Korea: Nuclear Research and Development Facilities. http://www.nti.org/
钚再循环的扩散问题
谢谢观赏 B. 皮 劳 德
摘要 要: 分离钚或乏燃料中的钚，其扩散风险究竟有多大？是否应对因堆型不同、燃耗不同而同位素组成不同的各种钚一视同仁？为了钚的核查，是否应像对浓缩铀一样，将钚分为不同类别？本文将评述核武器和核爆炸装置中钚利用所涉及的问题，以便实际有效地实施核材料的区域和国际核查。如能通过消除与钚相关的残余风险而防止扩散，则钚的再循环将给核能的可持续发展带来极大好处。在钚循环之前，从轻水堆卸出乏燃料中的堆级钚难以用于组装核爆炸装置，实际上也根本不可能。所以，为了更好地反映不同的扩散风险并实施相应的核查活动，核材料安全与不扩散核查体系应该将钚按不同的燃料类型及相应的同位素组成进行分类。作者建议将钚分为 3 类。
1
钚是核能可持续发展的资源
乏燃料通过后处理可得到分离钚。当将钚重新给核电站装料，则可进一步获得能量。所以，钚的再循环对充分利用能源有意义。但是，有些人担心钚的扩散，他们主张禁止钚的再循环。
钚的再循环是一种成熟技术，具有极其良好的工艺、安全与环境记录，且钚循环的每个环节均是如此，包括后处理、混合氧化物(MOX)燃料元件制备以及在核电站中的使用。然而，天然铀的价格会影响钚的再循环，使之与其它方案（如乏燃料的无限期地表贮存或乏燃料地质处置）相比不具有经济优势。
尽管短期内的低铀价格使得经济因素成了钚再循环的“瓶颈”，但钚再循环作为一种实用的工业和技术方案应该予以保留，以期在将来,大规模开发乏燃料中钚的能量。要使核能的可持续发展成为现实，后处理和MOX 燃料制备技术必不可少。
除了经济因素之外，一些国家基于不扩散考虑反对钚的再循环。这种情况可追溯到 1977 年 4 月，卡特总统为在不扩散方面树立一个好的国际榜样，作出了废除后处理的决定。美国政府在其后的正式声明中重申了这一观点：“1993 年 9 月，在克林顿政府的政策声明中，重申了不扩散目标与对民用后处理及钚在核电中使用之间的关联。正如美国政府在 20 世纪 70 年代末所强调的，……美国并不鼓励钚的民用，美国自己也不为核电或核爆炸目的而从事钚的后处理。” 最近,似乎出现了与美国政府正式立场相反的声音。2001 年 5 月布什总统宣布的能源计划中，从将来能源需求出发，放开了钚再循环的方案：“美国应当考虑与具有高度发达燃料循环技术并具有良好合作记录的国际伙伴进行合作，开发更洁净、更高效、更少废物和更防扩散的后处理和燃料处理技术。……为此，美国将继续不鼓励世界范围内分离钚的积累。” 布什行政当局于 2002 年初又进一步宣布，从美国核武器拆卸下来的钚将转换成 MOX 燃料供核电站使用。这一决定可能与美国国家科学院国际安全与军控委员会的一个讨论会上的临时性发现有关，该讨论会得出结论，钚以 MOX 燃料形式在反应堆辐照后再进行处置，这种在堆中一次通过式的燃料循环方式，可以使钚达到乏燃料标准，这将比别的处置方案更有效地抵御偷盗或扩散。选择这一方案后,将停止高放废物固定化并地下埋藏的处置方案。
几十年来, 钚在许多欧洲国家的民用实践已有力地显示了其技术上的成功，并为更好地利用地球上的铀资源而开发更有效率的核燃料循环技术铺平了道路。钚再循环的支持者重视普遍的不扩散目标，他们也坚信，钚再循环能够满足这些防扩散目标。
2
钚的同位素组成及其核爆炸适用性
在实验室和工程方面，钚在核能民用中均有正面记载。在适当条件下，钚可以安全地使用, 不会导致环境污染。当然，钚的毒性延续时间很长，需要长期安全处置。然而更重要的是，对许多人而言, 钚被广泛地
谢谢观赏 谢谢观赏 认为是一种扩散威胁。
钚确实是让试图制造核爆炸装置的国家或恐怖集团感兴趣的一种材料。现在，核材料的安全保障问题肯定必须在所有层面上（国家、区域或国际）予以优先考虑。然而，在设计实质性的、具有合理费效比的核查体系时，必须考虑一些新的因素：（1）目前贮存的民用乏燃料的存量非常大，而高燃耗燃料中的未分离钚几乎不能再考虑直接使用。更多的关注在于，民用乏燃料中有相当一部分的燃耗很低，从武器使用角度看，其中所含钚的质量很好。这种低燃耗乏燃料理应受到核查机构更多的重视;（2）分离钚的存量在增加。正如布什总统暗示的，当今的问题不是后处理，而是后处理导致的分离钚的积累。从设想的扩散风险考虑，后处理带来的唯一问题是，钚以 MOX 燃料形式在核电站中的循环能力不足。
这些新的因素要求密切注视各种来源钚及其钚同位素组成的扩散风险。具有不同同位素组成的钚用于核爆炸装置的适用性，传统上均以钚-240 的含量来确定，如表 1 所示。
表 1
不同等级的钚用于核爆炸目的的适用性 钚的等级 钚-240 含量/% 适用性 超级（SG）
<3 最优质 武器级（WG）
3~7 标准材料 燃料级（FG）
7~18 实用 堆级（RG）
18~30 似可用 MOX 级 >30 不实用
这些定义已广泛地被科学界和武器设计者所采用。那么，究竟什么是各种等级钚用于核爆炸目的的适用性呢？基于现有资料来源，考虑了物理与工程因素，得出了如表 1 最后一栏的评述，现概述如下：
(1)
武器级钚：
：属于易于使用的标准材料，其当量高、辐射水平低、释热率低。超级钚更好。
(2) 燃料级钚：
：直到 20 世纪 70 年代，堆级钚的定义起始于 7% 钚-240, 从而包括了后来被称为燃料级的钚。在当时，没有人对燃料级钚的武器用途感兴趣，因为其辐射水平和释热率较高。由于疏忽，质量劣于武器级的钚均被定义堆级钚。有些人为了强调来自商用动力堆钚的风险，经常有意或无意地混淆堆级钚的定义。
为了证明堆级钚适合于核爆炸目的，有人几次提及美国早期进行的一次核试验。1977 年和 1994 年，美国能源部宣称，美国于 1962 年用英国提供的堆级钚进行了一次核爆炸。此事引发了两国政府间激烈的私下争论。在 1962 年之前，英国卡尔德豪尔和查佩尔克罗斯 2 座核电站是在很低燃耗下运行，不可能产生现在定义下的堆级钚。美国能源部 1994 年宣布的消息明显起了误导作用。事实上 1962 年核试验用的是燃料级钚，其钚-240 含量较低，估计在 12%左右。
按照核武器的严格定义，核爆炸装置必须易于操作、易于贮存并具有预定的效果。燃料级钚并不具备“武器计划”所需的品质。当然，只要具备足够的核爆炸技术，燃料级钚可能作为潜在的扩散源，用以制造威力巨大的核爆炸装置，即使其当量较难预测。
(3)
堆级钚：
：1945 年以来，全世界已进行了 2000 多次核试验，无一使用钚-240 大于 18%的堆级钚，无一使用轻水堆产生的钚。尽管堆级钚在原理上可以用来制造粗糙的核爆炸装置，然而在实际上存在大量困难。在使用这一定义时，我们应当说明堆型：运行在不同燃耗水平下的气冷堆和重水堆，所产生的钚的同位素组成也不同，其中经常会有些钚落在燃料级范围内。
( ( 4) MOX X 级钚：
：采用轻水堆乏燃料分离出来的钚，制成 MOX 燃料后再回到轻水堆燃烧所产生的乏燃料中的钚，即属于 MOX 级。换句话说，这种钚来自钚再循环。MOX 级钚的钚-240 含量很高。此外，钚-238
谢谢观赏 含量也高达 2%，甚至更高。由于其高辐射和高释热，加工处理过程极其困难。
法国科学家兼工程师 R.多特雷曾担任过法国原子能局要职，也是法国核武器计划的关键人物。他对 MOX燃料有如下的评述：“MOX 带来更多好处：这种钚不适于制造核武器。所以，如果你愿意，则可在 MOX 乏燃料冷却之后将其埋藏，且处置库的安全保障问题也将被简化。”如上所述，美国国家科学院国际安全与军控委员会的讨论也已得出了一个正面的结论，即 MOX 级钚可以抵御盗窃与扩散。
(5)
武器可用钚：
：这是美国为了全面否定钚而常用的另一种表述方式：所有同位素组成的钚，钚-238 含量大于 80%者除外，均属于同一级别，均注定可用于武器。
3
堆级钚用于核爆炸的可用 性( ( 同位素组成因 素) )
钚的品质在核武器和核爆炸装置的制造中起着核心作用。尽管燃料级钚不能用于实际的核武器中，但1962 年的核试验已证明了将其用于核爆炸的可用性，这一点并无争议。另一方面，一些专家似乎也认知 MOX级钚不能用于核爆炸目的。所以,争论的焦点集中在钚-240 含量为 18%～30％的堆级钚：这种钚是否像某些人宣称的那样很容易用于核爆炸，或仅是在想象中、在理论上可用于核爆炸而已？ 乏燃料中的钚同位素依次为钚-239、钚-240 和钚-241。钚-238 的含量一般很低，但当燃耗超过 30MWd/kg时，钚-238 的含量便显著上升，并造成麻烦。表 2 列出了钚的各种同位素的基本特性。
表 2
钚同位素特征 同位素 钚-238 钚-239 钚-240 钚-241 钚-242 半衰期/...
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