1951年至1992年间,美国在美国内华达试验场进行了近千次核弹爆炸。
内华达试验场是一片荒凉而壮观的沙漠,其陨石坑般的地表酷似月球表面。在这片占地1350平方英里的土地上,散布着房屋、加固的掩体和停车场的残骸,这些建筑是为了测试不同当量炸弹的破坏力而建造的。在爆炸的残骸中,可以看到钚威力的简单例证——那是核爆炸时在零点产生的放射性绿色玻璃的典型碎片。
最近,当我与一些掌握核武器引爆这一神秘艺术的专家一同游览沙漠时,我想到,掌握了钚的美国人与最先掌握铁、青铜、铜和钢的铁匠和化学家有着许多共同之处。纵观历史,从希腊人到英国人,每一个伟大的帝国都建立在操纵金属使其形成新的、更致命形态的能力之上。
钚,这种使美国世纪成为可能的金属,是由成千上万人制造的,他们由一个致力于军事科学进步的富裕、集中的民主国家组织。这项努力最致命的产品是数千个灰柚大小的空心钚“芯”,它们是美国核武器的动力来源。我们的军火库储存着大约24,000个钚芯,其中约10,600个装在核武器中。每个钚芯都略带温热,由约30个零件组成,这些零件通常覆盖镍或铍。它们经过极其严格的公差加工,像三维拼图一样组合在一起。
然而,这种金属在很大程度上仍然是一个谜,即使是对最了解它的科学家来说也是如此。在洛斯阿拉莫斯国家实验室科学家们最近发表的数十篇关于钚的论文中的一篇《更新》中,George Chapline 和 James L. Smith 写道:“经过洛斯阿拉莫斯在钚研究方面50多年的努力,我们或许应该能够理解这种金属的奇怪特性。然而,我们仍然感到困惑。”
钚,元素周期表中的第94号元素,与宇宙本身一样古老,它形成于
古老超新星爆发的喷射物质中,这些超新星是大质量恒星在耗尽燃料后爆炸产生的。恒星中的热核反应产生了极高的温度和压力,将氢和锂等小原子撕裂,然后将它们的组成部分重新组合,产生钚等更大的原子。由于钚的半衰期为8100万年,在地球冷却的40亿年前,几乎所有痕迹都已消失。20亿年前,钚在非洲(今加蓬)短暂地重新出现在地球上,当时那里的植物通过氧化还原反应将10吨氧化铀转化为铀矿石。铀的裂变产生了一个较小的钚沉积物,然后又衰变成铀。
钚与人类的第一次相遇发生在1941年2月23日,当时一位名叫 Glenn Seaborg 的年轻化学家在加州伯克利的实验室中,通过化学过程分离出了微量的94号元素。Seaborg 以冥王星命名它,冥王星是太阳系中最新发现且最不为人知的行星。普鲁托是罗马人称希腊的冥神哈迪斯,冥界之主。Seaborg 选择“Pu”作为字母,这只是一个玩笑,却在元素周期表中无声无息地留了下来。
钚具有毒性、神秘性,并且能够与元素周期表中几乎所有其他元素结合,它会非常适合希腊的冥界或但丁的《神曲》。它可以像玻璃一样脆,也可以像铝一样延展。Seaborg 发现的钚-239是一种该元素的变体,其裂变几率比铀高1.7倍,使其成为核弹的理想燃料。两磅钚金属蕴含的能量相当于20,000吨高能炸药,比TNT等化学炸药的威力大一百万倍。
第一批可用的钚是在1944年2月生产的。运往洛斯阿拉莫斯的这种金属与地球上任何其他金属都不同。钚几乎腐蚀了它所盛放的每一个容器。仅在300华氏度(约150摄氏度)时,它就会自燃,这使得它几乎不可能被塑形或轧制。添加了镓以帮助它保持立方晶体状态。虽然室温下的纯钚像铸铁一样易碎,但这种合金却像钢一样。它可以被铸造、压制、加工,并组装成曼哈顿计划工程师设计的形状。
指导第一枚炸弹工作最基本原理是如此简单,以至于任何聪明的च्高中生都能理解。一个钚球被一层高能炸药包围。引爆时,炸药将钚压碎。随着密度增加,原子核之间的距离减小,从而引发链式反应。1945年7月16日,新墨西哥州阿拉莫戈多的三位一体试验证明了钚基武器的威力。当爆炸展开时,曼哈顿计划负责人、物理学家 J. Robert Oppenheimer 引用了《薄伽梵歌》中的话:“我现在变成了死亡,世界的毁灭者。”
在钚时代,宗教的引用几乎是不可避免的,即使是对奥本海默这样的坚定的
唯物主义者来说也是如此。钚基武器提供了终极力量,并在一个肉眼看不见的层面运作。早期的预言家承诺为全人类提供安全、廉价的钚能源。这个愿景从未实现。取而代之的是,美国建立了一个庞大、高度秘密的武器综合体,一个由实验室、试验场和生产设施组成的世界,生产了超过100吨钚。为美国核武库提供动力的钚和氚是在南卡罗来纳州艾肯的萨凡纳河以及华盛顿州汉福德的哥伦比亚河冷却的。炸弹和弹头的弹头在洛斯阿拉莫斯和加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室设计。新墨西哥州和加州的桑迪亚国家实验室设计了能够将炸弹运送到目标的武器系统。
如今,美国大部分钚军火库被保存在德克萨斯州阿马里洛附近密封的掩体中——这是生产成品核武器的最后一道生产线。过去,弹头是在科罗拉多州洛矶山脉工厂制造的,该工厂因严重违反环境法于1989年关闭。自那以后,美国失去了批量生产武器弹头的能力,一些现有武器的可靠性也变得可疑。随着钚的衰变,它会产生氦,氦会扩散到晶格中,导致金属膨胀。随着时间的推移,钚的爆炸威力会降低,炸弹将不再按照设计方式工作。
如今,我们的国家实验室不再在沙漠中测试实弹弹头,而是使用复杂的计算机模拟来预测老化的钚基武器可能如何表现。随着试验计划的结束,一种确定性已经丧失。如果总统选择使用核弹头,它们是否真的会爆炸?很可能——但我们无法确切知道。显而易见的是,不到十年,美国核武库中的所有武器都将超过其预期寿命,而最后一位拥有试验经验的美国核武器设计师也将从实验室退休。钚时代的终结可能就在不远的未来。
钚时代的终结意味着第二次世界大战后稳定逻辑的终结。在一个被一群狂热的劫机者重塑的世界里,核威慑的概念似乎越来越陈旧。随着钚芯的衰变和旧的安全结构崩溃,金属固有的末日潜力变得更加紧迫和可怕,而我们是其主人的幻觉也越来越难以维持。
网络资源:Nuclear Watch 是一个总部位于新墨西哥州的监督组织,致力于核武器政策和核环境问题:www.nukewatch.org
国际科学与安全研究所是一个非营利、无党派的机构,致力于向公众提供关于影响国际安全的科学和政策问题的资讯:www.isis-online.org
能源与环境研究所为活动家、政策制定者和公众提供关于能源和环境问题的易于理解和准确的信息:www.ieer.org
国防核设施安全委员会是一个由国会于1988年成立的独立联邦机构,负责监督能源部运营的核武器综合体的安全:www.dnfsb.gov
Tri-Valley CAREs 是一个总部位于加州的核监督组织:www.trivalleycares.org














