朝鮮的核試之路

徐天然

不顧國際社會的制裁與反對，朝鮮在2016年1月6日上午9時30分于豐溪里試驗場進行了第四次地下核試驗。朝鮮政府稱這是一次小型試驗用氫彈。由于測得當量與2013年核試驗類似，都在萬噸級水平，“氫彈”主張受到國際社會廣泛質疑。朝鮮試爆的可能是什么核裝置，其核彈武器化進展如何，核試道路又能走多遠？

“氫彈”：并不準確的說法

在推測朝鮮核技術之前，我們有必要對核武器做一個簡單的介紹：原子彈產生巨大能量的關鍵是在極短時間內使核材料的原子核分裂，分裂產生的中子撞擊其他原子核，讓更多原子核分裂，產生鏈式反應。能使鏈式反應持續不斷進行下去的裂變物材料最小質量被稱為臨界質量。

現代核武器的基礎是采用內爆法的純裂變原子彈，即使用常規炸藥，從外向內爆炸壓縮核材料，用炸藥的能量做功，把處于次臨界狀態（即不能產生裂變反應的狀態）的核材料壓縮到密度盡可能高的球形，在減少裂變材料用量的同時滿足超臨界狀態。

隨后，人們發明了助爆或加強型原子彈，即在裂變材料球體內制出一個空腔，往空腔內注入少量氚氘氣體。在鏈式裂變反應產生的高溫下，氚氘發生聚變反應，即兩個原子核在極高溫度下聚合成一個較重的原子核，產生大量高能中子，這些高能中子又大大加強了裂變反應。助爆型原子彈可以比同級別非助爆型原子彈當量大出5至10倍，但在整個爆炸威力中氚氘聚變所產生的爆炸當量只占約2%。加強型原子彈的當量大約在千噸至10萬噸甚至更高。除了增強威力外，加強型原子彈的一大好處是，在同當量下可以繼續降低核裝置的尺寸與重量，減少珍貴的裂變材料用量，進一步提高小型化水平。

人們一般所稱的氫彈，則是把原子彈（多為加強型原子彈）作為“扳機”或“初級”，以原子彈裂變的能量使“次級”或“第二級”產生氚氘聚變反應。由于聚變反應的必要條件是由裂變產生至少百萬度的高溫，因此這種氫彈也被稱為兩級“熱核”裝置。氫彈的當量可以做到無限大，出于實戰考慮一般在十幾萬到百萬噸級，各國第一次氫彈試驗的當量都在百萬噸以上。

不少分析猜測，朝鮮此次聲稱的“試驗型小型氫彈”其實是加強型原子彈。雖然爆炸威力仍遠不及一般意義上的氫彈，但加強型原子彈有利于小型化、輕量化。通過調節氚氘氣體用量，還能靈活掌握爆炸當量。

核武小型化與2016年核試驗

2016 年之前，已經有不少軍控學者認為，經過2006、2009和2013年的3次試驗，朝鮮可能已經掌握了原子彈的小型化。有分析認為，經過數年的爆轟試驗，朝鮮或許已經達到了類似美國60年代初的MK7或MK12原子彈（重700/450千克）的水平。朝鮮則已多次宣稱掌握了核彈小型化技術。

在原子彈中，常規炸藥占據了核裝置的大部分重量。核武小型化的關鍵就是優化設計，通過不斷的爆轟試驗提高裂變材料的“快速裝配”精度，降低常規炸藥用量。據衛星圖像分析， 朝鮮自2000年起密集地展開爆轟試驗。韓國韓聯社則稱朝鮮已經進行過約一百次爆轟實驗。

巴基斯坦核彈之父卡迪爾汗在2004年對巴國政府表示，他與同事在拜訪朝鮮時曾經參觀過“完美”的核裝置，并稱朝鮮向他提供了電子快速起爆裝置的制造技術。2005年，曾供職于監督核項目的第二經濟委員會的脫北者在與韓國情報局會談時稱朝鮮正在開發500千克重的核裝置。美國情報機構在1999年就斷言朝鮮在研制總重700千克左右的核裝置。目前美情報界估計，2006年朝鮮第一次核試驗當量很低，就是因為它一開始就試圖實現核彈小型化，導致爆炸部分失敗。朝鮮也自稱在第一次核試驗中只用了2千克的核材料，試圖達到4000噸當量。

在討論小型化時，人們往往忽略了在2010年5月12日朝鮮疑似進行的小當量核試驗。當年5月，瑞典核物理學家 Lars-Erik De Geer發現，位于日本、俄羅斯、韓國等國的全面禁止核試驗條約組織（CTBT）探測器探測到了包含鋇-140、鑭-140和鈰-141 的氣體。這3種核素都是氙產生裂變后的產物，而只有核爆炸才能在數秒內把數量可觀的氙從裂變材料钚或鈾中提取出來。

在排除其他爆炸源可能后，De Geer認為朝鮮在當年5月進行了一次小當量核試驗，并得出5月10日早8時至12日下午2時的試驗時間窗口。他的發現得到了世界其他科學家的支持，但是，在地震學研究方面一直沒有得到印證。直到2015年初，《地震物理研究通訊》發表了中國科學技術大學地震實驗室博士研究生張淼和紐約州立大學石溪分校地球科學部溫聯星教授的論文，稱根據吉林省境內距離可疑核爆炸點200千米范圍內的7個地震監測點的數據，通過新的小型地震事件鑒別方法，確認 2010年5月朝鮮在當地時間5月12日早9時08分進行了小當量核試驗，這正處于氣體分析研究推斷的時間窗口內，地震學當量約2.9噸。之后，美國從事核彈研發與實驗、并在特種核試驗與小當量核試驗上頗有建樹的勞倫勞倫斯·利弗摩爾國家實驗室（Lawrence Livermore National Laboratory）的兩位科學家也在2015年發表論文確認了中國地震學家的研究。

根據軍控文件，數噸當量的核試驗可幫助科學家設計 具有更大當量-質量比的純裂變裝置，使核彈小型化到足以被導彈搭載。正如勞倫斯·利弗摩爾國家實驗室稱：為了進行小型化設計，要編寫出能夠準確預測當量的公式。小當量試驗有益于研發國修正這些公式。幾噸當量比只有幾磅當量的實驗更容易進行并測量，核裝置的構型也將更接近最終設計。此外，小當量試驗也很容易逃過國際監測。由于沒有官方或組織承認，2010年核試驗要加上“疑似”兩字，但只有豐溪里地下核試驗才能解釋同時段發生的核爆放射性氣體溢出和爆心為豐溪里的人造地震波。

如果把2010年的小當量核試驗加入討論框架，2009年的第二次核試驗中，朝鮮或許加大了核材料或常規炸藥的用量，保證了裝置能夠炸響，但尚未達到小型化。因此，朝鮮在2010年5月進行了噸級的小當量核試驗，使科學家們能夠糾正他們預測當量的公式，繼續探索小型化的路徑。而2013年初的核試驗中則實現了朝方宣稱的“小型、輕量化與大威力”。

如果果真如此，那么朝鮮2016年1月的“氫彈”試驗可能是一次加強型原子彈試驗，提高了其核武器威力與小型化水平。畢竟，這次核試驗已經離朝鮮第一次核試驗相隔10年。在試驗之前的數月，韓國官方與美國軍控人士也一直在暗示加強型原子彈的可能。更令周邊國家擔憂的是，現代二級、三級熱核武器（即一般所說的氫彈）的初級大都由加強型原子彈構成。

當然，朝鮮官方的“氫彈表態”也可能只是戰略欺騙，事實則是2016年引爆的也是一顆純裂變裝置。不過，即便不計入2010年的疑似核試驗，2016年之前，對朝鮮核武器發展的保守預期也是它只需要再進行一次核試驗就能完成核裝置小型化。因此，經過2016年的核試驗，對朝鮮最低的技術預期是已經掌握了純裂變裝置的小型化，中高等預期則是已經或部分掌握加強型原子彈技術。

朝鮮的核未來

即便受到國際制裁與孤立，朝鮮政府仍走擁核道路。從2006、2009（2010）、2013、2016年的試驗時間來看，朝鮮每隔兩到三年就會進行一次核試驗，這種間隔性或許說明科研進展更可能是進行試驗的決定性因素，而非外界猜測的世界時局。如果繼續按此節奏進行核試驗，平壤必將在核武上取得愈加深入的進展。一旦掌握加強型原子彈，研制兩級或三級熱核武器，即真正的“氫彈”，就可能被提上日程。

不過，朝鮮進行大當量核試驗的條件非常差，其核試驗比其他國家初期的核試驗當量要小很多，這和其有限的國土面積是分不開的。豐溪里核試驗場離中國邊境不遠。在以往的核試驗中，中國邊境城市都感受到了明顯震感，一些市民感到恐慌。2016年試驗的震波也影響多個邊境城市，不少單位緊急清空了人員，有學校操場被震出裂縫。增大核試驗當量必然會對邊境地區產生更大影響。同時，更大當量核試驗對放射性氣體的密封也提出更高要求，一旦放射性氣體大規模溢出會引起周邊國家的強烈反彈。

另外一個制約因素是，豐溪里的試驗坑道都是平洞。一般認為平洞適合進行萬噸TNT當量以下的試驗，以往試驗已接近平洞允許的最大當量。但即便改用豎井進行更大當量核試驗，因為國土狹小，也面臨著地質災害風險。對裂變與助爆武器來說，當量較小的試驗也能驗證技術，甚至是掌握較高核技術的一種表現。一般氫彈當量動輒幾十上百萬噸，要有非常高的技術才能把初次試驗控制在一萬噸水平。比如，中子彈是一種強化輻射功能的小型氫彈，它的“初級”或“扳機”當 量只有幾百噸，總當量一般在數千噸級，是技術難度最高的核武器之一。

為了徹底避免地質災害與環境風險，或可進行高空導彈核武器試驗，即把核導彈打向大洋并在高空引爆。但這種激進的方式也會受到國際社會強烈反對。因此朝鮮領導層在權衡利弊、考慮兩級熱核武器的技術和試驗難度后，也許會止步于加強型原子彈。這或許正是朝鮮大張旗鼓地宣傳已經掌握氫彈技術的原因。

在核彈載具方面，朝鮮戰略火箭軍已確定服役的投擲能力最強的火箭是火星-7，它可以把約 700千克載荷投擲到約1500公里處，足夠覆蓋日本大部分地區、駐日美軍基地和韓國全境。不少學者此前曾推測，經過多年研發，朝鮮可以把一個核彈頭裝在火星-7上。此外，朝鮮還在積極推進彈道導彈潛艇的發展，力圖獲得更為機動、隱蔽的導彈發射平臺。

朝鮮稱其研制“氫彈”的目的是對抗美國的軍事威脅，也確實展示出了研發洲際導彈的潛力。僅從推力上說，2012年版的銀河-3火箭有潛力把約700千克的載荷投擲到約距朝鮮8000公里的美國部分西岸地區。如以現有技術進行針對洲際導彈的優化，銀河-3或有能力把約900千克或更重的載荷投擲到8000 千米處。投擲重量的增加，意味著核彈小型化和載入彈頭研制難度的降低。

2015年10月10日，平壤，朝鮮舉行閱兵慶祝勞動黨建黨70周年，圖為閱兵式上展示的彈頭

2016年1月6日，平壤，朝鮮民眾收看電視臺關于第一枚氫彈成功試驗的新聞報道

從衛星照片和公開信息看，朝鮮可能在研制火星-13型小型遠程導彈和大型洲際導彈/重型運載火箭系統。這些火箭需要采用更高能量推進劑的新型發動機。這對依賴于性能較低的“飛毛腿”發動機科技的朝鮮來說，是一個很大的挑戰。此外，平壤還需驗證遠程導彈彈頭載入技術。有軍控學者認為，即便不進行彈頭載入試驗，只要采用50年代的“鈍體彈頭”設計，也可使洲際導彈具備戰斗力，只是這樣的武器系統可靠性會很低。不進行全面驗證就進行部署確實是一個可能，在朝鮮導彈歷史上也有過先例。但我猜測，如果執意研發遠程導彈的話，測試載入彈頭將是必不可少的環節。根據以往規律，朝鮮在核爆后會進行遠程火箭試射。今后一段時間也將是新型火箭或銀河-3（包括改進型）發射可能的窗口期。

半島無核化阻力巨大

隨著核武器發展的深入，其開發的戰略目的也在不斷變化。當具備某些核武器研究生產要素時，就可將其用做談判砝碼，獲得政治妥協、安全保證或經濟援助。這種初級的核戰略的缺點是，在經過幾次后，收益開始遞減，對手對談判感到厭煩。

近年來，朝鮮的核武系統已經從外交砝碼變成了一種區域性威脅，甚至構成了對美國的（潛在）威脅。其核戰略也相應進入了更高層面，即通過擁有若干核裝置，并展示初步的投擲能力/潛力，顯示發動核戰爭的可能，讓相關強國相信局勢嚴重惡化的可能，在危機爆發后進行調停，迫使韓國在武裝沖突中保持克制。這種戰略的缺點是，它有著誤判局勢的可能，把平息沖突的希望寄托在大國的干預意愿上。

發展中的核計劃說明，朝鮮的核戰略或正向確保報復 （assured retaliation）和最低核威懾的方向進發，其終極目標是保證政權的外部軍事安全。在此情況下，朝鮮至少需要小規模的、可用的核武庫。此種核戰略靈活性不夠，不能抵消人民軍在常規軍事沖突中的劣勢。但由于難以在很短時間內清除所有核載具與彈頭，即便朝鮮的核能力非常有限，對手在制定武力顛覆政權或強力統一計劃時，都不得不考慮使用核武的可能。因此，確保報復戰略可較為有效地保證對外軍事安全。

二戰后，核武器的目的不僅是使用，而且更多的是讓對手相信自己在特定條件下使用核武器的能力與意志。一旦國際社會相信朝鮮的“擁核”主張，將使地區局勢更加復雜。這是相關與周邊國家不愿看到的。

有觀點認為，發展核武器是消耗巨大的非理性行為。但朝鮮有很強的不安全感，認為不發展導彈核武器，就必須全面升級常規軍事力量，對朝鮮這樣的窮國來說這更是一個花錢的無底洞。以現代戰爭中至關重要的空軍為例，假設有國家能夠出售現代戰斗機給平壤，三代戰斗機的單機采購費用動輒好幾千萬美元。這還不包括全壽命期內的維修保養、航電升級、燃油消耗、導彈武器等耗材的采購和相關輔助設備和機種的費用。為保持作戰能力還要常年進行高質量的訓練和從初級教練機開始的航校培訓。即便投入巨資保持一支高素質的小型空軍，在面對美韓聯軍強大的空中優勢時，也會在開戰的前幾天內損耗殆盡。相比而言，核武器的研發反倒更加便宜，有高得多的效費比與威懾力。

目前看來，國際社會推動半島的無核化阻力巨大。