前言:2011年3月11日,日本发生了9.0级特大地震,随之引发福岛第一核电站的严重核泄漏事故,该事件被评为核事故的最高等级。尽管这一灾难被认为是天灾所致,但从另一角度来看,也可视为日本长期谋求核武能力所遭致的反噬。
一:日本为何执着于大规模发展核电?
尽管日本是世界上唯一曾遭受核武袭击的国家,但它却始终抱有成为核武国家的强烈愿望。早在二战期间,日本就已秘密开展核武器研究。1954年,日本政府划拨2.3亿日元启动国内的核研究项目。为了打消外界疑虑,日本还颁布了《原子能基本法》,承诺核技术仅限于和平用途。在英国的协助下,日本于1962年建成第一座核反应堆,并于1966年正式投产使用核电。然而,令人费解的是,日本作为四面环海的岛国,拥有丰富的风能资源和成熟的风电技术,但风力发电却仅占全国电力结构的5%。相反,日本却大力推动核能建设,至今已建成超过50座核电站,核能在全国发电中所占比重高达41%。
为维持这些核电站的运作,日本每年需要消耗8195吨铀矿资源。尽管国内没有铀矿,日本却可以凭借国际市场的宽松政策大量采购。早期铀矿进口主要来自美国和法国,近年来则逐步转向澳大利亚、加拿大以及哈萨克斯坦等国家。日本还持有非洲尼日尔阿科达铀矿25%的股份,并涉足俄罗斯的铀矿资源开发。与普通的铀氧化物不同,日本所使用的核燃料为价格昂贵、成本高出两至三倍的铀钚混合氧化物。这类燃料在操控上存在极高难度,稍有偏差便可能酿成严重后果。只需12至16千克的高浓度铀235/238,理论上便可制造一枚原子弹。因此,若在浓缩设施中增设离心机串列,并进行适度技术调整,日本完全具备提炼武器级铀的潜力。
然而,要将反应堆用的0.7%~2%浓缩铀提纯至92%~93%的武器级标准,需要经过超过4000次复杂精密的提炼过程。相比之下,钚的提取路径更为隐蔽,可通过增殖反应堆或铀钚混合燃料中进行回收。目前核电站所采用的反应堆类型包括沸水堆、压水堆、先进沸水堆与快中子增殖堆等。在日本核电使用超过40年的历程中,浓缩铀仅占燃料总量的9%。而快中子增殖堆可利用占天然铀99%的铀238资源,从而延长核燃料寿命,避免铀235资源枯竭。正因此,世界各国在20世纪60年代纷纷投入发展中子增殖技术。然而,提取钚239的经济成本远高于低浓铀,需高出3至6倍,并且发电效益不足以覆盖支出。此外,增殖堆必须使用液态钠进行冷却,技术难度大,安全风险高,导致许多国家相继放弃研发,唯有日本依然坚持投入巨资发展此技术。
日本投入约60亿美元并耗费十年时间,建立起一整套从乏燃料中提取钚元素、再利用为核燃料的工业体系。其中,青森县六所村的核废料再处理中心具备每年分离20吨钚的能力。在青森县与冈山县,还建有离心浓缩与激光铀浓缩设施,年处理能力可达1500吨铀原料。除这些之外,日本还拥有4家核燃料处理厂和一座实验用反应堆。为了最大限度提取武器级钚,日本采用频繁更换燃料组件的方式缩短反应堆运行周期,同时通过提取包壳材料中的钚239提高产出。如此一来,日本每年最多可提取8吨分离钚,数量极为可观。然而,由于每年排放的乏燃料数量是处理能力的两倍,日本目前已积存约3000吨乏燃料,按当前处理速度需耗时二十年才能完全处理完毕。
二:日本的核武计划与能力
最初,日本选择了进口铀燃料,并将核废料储存于混凝土容器中,这样既能节省成本又更安全。然而,尽管如此,日本仍决定建设乏燃料后处理和长期储存设施,旨在合法地积累核燃料。目前,日本已经成为世界上最大的钚储备国,估计其分离钚的储量高达100吨,其中约38吨用于核电生产,剩余的62吨占全球钚储量的五分之一。尽管这些钚大多数为反应堆级钚,但仅6到9公斤钚便足以制造一枚威力小于2万吨TNT当量的原子弹。日本的钚储备足以生产5000枚核弹头,但由于反应堆级钚存在自发裂变的风险,这使得其制造过程复杂且难以保证稳定性,其可靠性和威力相当于第一代核武器。
尽管美国对日本的核武器发展设置了诸多限制,但日本通过发展民用核技术,绕过了这些限制。日本目前拥有600多个原子能研究单位,并且具备世界上唯一的大型螺旋受控核聚变实验装置。其在常温核聚变、受控核聚变以及快中子增殖等技术领域取得了显著成果。日本于1995年建成了“文殊”中子增殖反应堆。凭借如此高水平的核技术,掌握制造原子弹、氢弹和中子弹的能力,已经不成问题。
《宝石》杂志曾表示:“日本有能力在183天内制造出原子弹”,俄罗斯的军事专家也认为,日本能够在一年内完成核武器的生产。而前美国驻日本大使迈克尔·阿玛克斯特也认为,日本完全具备快速开发核武器的潜力。1994年,日本首相羽田孜在国会承认,日本确实具备生产核武器的能力。2002年,日本自由党主席小译也表示,日本储存的钚足以制造出4000多枚核弹头。事实上,早在1934年,日本便成功研制出“回旋加速器”,并进行了人工轰击原子核的试验。假如当时材料不匮乏,日本甚至可能比美国更早制造出原子弹。如今,制造核武器已不再是难题,唯一的挑战是如何进行核试验和如何将核武器投送到目标。
如今全球禁止进行核试验,而日本显然不敢公开进行核试验。同时,日本的地理条件也不适合进行核试验。现今,各核大国通过计算机仿真技术模拟核试验,而日本的超级计算机速度可达每秒万亿次,足以为核试验模拟提供坚实的硬件基础。由于核爆炸的各项参数已广泛公开,用计算机进行模拟核试验并不是一个巨大的技术难题。如果日本选择进行核试验,它肯定不会在本土进行,而是可以选择其海外岛屿,利用地下进行核爆试验。
若日本掌握了核弹,那么如何投放成为下一个问题。虽然日本没有大型轰炸机,F-15战斗机具备空投核武器的能力,但由于F-15战斗机的航程和突防能力有限,无法深入中国大陆投放核弹。因此,弹道导弹可能是最可行的方案。弹道导弹的弹头在重返大气层时的速度可达到4.3至7.3千米/秒,承受的压力和高温巨大。日本东丽公司早在70年代便成功研发出密度仅为钨合金十分之一的耐高温、抗烧蚀、抗热震的碳/碳复合材料,使其弹头在防热方面迎刃而解。
到90年代,日本已将碳/碳复合材料广泛用于航天技术,成功进行过航天飞机再入大气层实验以及超高速再入实验,因此制造3000千米射程的弹道导弹弹头并不成问题。从20世纪50年代开始,日本便着手研发运载火箭,积累了丰富的经验。日本现有多个系列的运载火箭,如L、M、N、HJ系列,总共发射过50多颗卫星。这些技术在推进、控制、返回等方面与洲际导弹技术非常相似。如果将其改为搭载核战斗部、加装制导装置并改变飞行轨道,就能发展成近程、中程、远程乃至洲际弹道导弹。
其中,H-2型两级液体火箭可搭载2吨有效载荷,射程达到2500千米。M-3S2火箭有效载荷为500千克,射程可达4000千米,足以攻击新疆地区。M-5系列的三级固体火箭运载能力与美国的“民兵”-3和俄罗斯的“白杨”导弹相当,射程可覆盖从莫斯科到华盛顿的目标。日本还拥有“准天顶”全球卫星定位系统,这使得其弹道导弹能够摆脱对美国GPS系统的依赖,精确打击远至7000千米的目标,如莫斯科,甚至达到10000千米,打击华盛顿。
三:福岛核电站事故对日本的伤害
日本大规模发展核电,过度储存核材料的后果导致了频繁发生核安全问题。1999年9月30日,位于东海村的铀转换厂发生事故,工人违反操作规程,将含有16公斤铀的18.8%铀溶液直接倒入沉淀槽,导致铀的数量超过临界质量2.9倍,立即达到核临界状态,并产生蓝白色闪光和中子辐射,93名工作人员遭受辐射,其中两人死亡。事故发生后,日本政府由于担心核材料和技术设备的外泄,拒绝了美国和俄罗斯的救援,2011年福岛核电站事故时,日本再次拒绝了外界的援助。
福岛核电站建于60年代,是第二代核电站,与美国的三里岛核电站和苏联的切尔诺贝利核电站一样,采用的是沸水反应堆。第二代核电站的设计理念是将冷却水直接注入反应堆,反应堆吸收核燃料裂变产生的热量后,水变为蒸汽,通过管道送往蒸汽轮机带动发电机发电。设计时认为严重事故的发生可能性极低,因此对重大事故的应急设施配置较少。福岛核电站的事故暴露了这一缺陷,强烈地地震导致了给水管道断裂,使得冷却水无法正常进入反应堆。
反应堆的过热引发了蒸汽管道破裂,泄漏出碘-131和铯-137等放射性物质。随着反应堆温度超过400摄氏度,锆包壳管发生锆-水反应,释放大量氢气,氢气泄漏到环境中并发生燃烧爆炸,导致厂房塌陷。此时,为了防止堆芯燃料棒熔化,必须立即给反应堆灌水降温。若反应堆失去冷却时决定灌水,仍可避免灾难性后果,但东京电力公司没有及时灌水,因为一旦灌水,反应堆将无法再运行,造成巨大经济损失。为了保住资产,东京电力公司消极应对,延误了时机,最终导致了反应堆无法停堆且无法冷却,最终发生了严重的核泄漏事故,福岛周边几十公里甚至上百公里的区域变成了“死区”。
核泄漏造成的伤害与原子弹爆炸不同。广岛原子弹爆炸时,装料量只有几十千克,裂变的铀-235仅有800克,而核电站的核装料量几乎达100吨,放射性物质的总量远大于原子弹。原子弹爆炸后,立即释放的光辐射、冲击波、核辐射和放射性污染在瞬间夺走了生命。而核泄漏则是慢性的,长期危害人的健康,导致周围居民出现脱发、掉牙、视力障碍、绝育、皮肤损伤、血液细胞减少等症状,并诱发恶性肿瘤。即使日本将核污水排放入海,最严重的污染区域仍然是日本本土。
四:总结
2000年,日本防卫厅政务次官西村真悟曾表示,日本应当发展核武器;2002年,内阁官房长官福田康夫也指出,日本没有理由不能拥有核武器。近年来,许多日本政要也提出过类似的观点,称“核武器是政治大国的支柱”。众所周知,日本自卫队的所有作战计划主要是以中国为假想敌,而核武器的发展目标也集中在中国。不过,尽管日本有意发展核武器,但其核武器计划并未对中国构成直接威胁,反倒是福岛核电站事故使日本自受其害。福岛事故发生后,日本民众开始反思并批评核能发展问题,然而日本政府依然不会放弃追求核武器的计划,类似的核电站事故可能会在未来再次发生。
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