增材制造对核扩散的影响评估
作者 谢丰宇 廖龙文
发表于 2024年12月

作为颠覆性技术的增材制造被认为拥有冲击现有核不扩散体系的潜力。本文讨论了理论上增材制造在核供应链中相比传统制造方法的优势,在这些优势的刺激下,潜在扩散国家或组织可能会通过增材制造获取核武器。从获取裂变材料、获取放射性材料、获取核弹头和运载装置、非法贩运与出口四个角度,对现阶段增材制造的核扩散风险进行了评估。由于增材制造在铀浓缩、乏燃料后处理、反应堆制造等场景中作用有限,在技术成熟度和产品性能表现上未对传统制造工艺呈现压倒性优势,前期投资较大且存在相当的技术门槛,现阶段增材制造的核扩散风险在横向上总体可控,在纵向上可能扭曲为先进制造大国“大国竞争”的利刃,通过增材制造进一步扩充和完善核武库的可靠性与威慑力。

核不扩散体系与增材制造

核扩散指将核武器、裂变与放射性材料、核武器制造的知识与技术传播扩散到无核武器国家或其他行为体(如恐怖组织)。核不扩散体系是所有国际的、国家的、双边的、多边的核不扩散法律、政策和协定的总和,也是为阻止核扩散而构筑的一个法律的、技术的、经济的和政治的广泛性国际网络。

在具体实践上,由国际条约、决议与声明、国际组织与机构共同维持和保障着核不扩散体制的具体目标,即《不扩散核武器条约》的“三大支柱”:防止核武器扩散、促进和平利用核能并实现核裁军。我国在防止核扩散领域立场坚定且鲜明,自1992年加入《不扩散核武器条约》以来,一直坚持着《中华人民共和国国家安全法》规定的“和平利用核能和核技术,加强国际合作,防止核扩散,完善防扩散机制”的根本原则,同时通过各项实际行动切实维护核不扩散体系的权威性与有效性。

增材制造作为一种颠覆性技术,普遍被认为具备改变游戏规则的潜在影响力。在核生产供应链中,理论上增材制造相比传统的减材制造工艺具有更大的优势,而这些优势赋予了其冲击现今核不扩散的体系的潜能与可能。在这些优势的刺激下,希望获得核武器的潜在国家或其他行为体可能会在本国或本地组建生产线,绕开国际核供应市场及国际监管。此外,增材制造作为军民两用技术,在监管层面本身也具有很大难度。

国际核不扩散体制的构成

增材制造在核生产供应链中的比较优势

降低生产成本。增材制造在降低成本方面的优势主要体现在以下三方面。第一,过去核武器和反应堆部件常常是利用“减材制造”的传统工艺完成的,即通过将大块的材料切割、钻孔并塑造为需要的尺寸和形状。而增材制造则通过计算机引导模型分层,并逐层“打印”三维物体,所使用的聚合物、陶瓷或金属材料根据需要通过精密制导仪器添加,这一过程将极大减少材料的浪费。据估算,增材制造相比减材制造方式减少了70~90%的浪费。第二,随着设计复杂性的增加,传统制造方法的成本呈指数级上升,而增材制造则在复杂设计和制造方面具有天然优势,在成本上比传统制造方法要低很多。第三,传统的制造厂在生产某项核部件时往往需设计和建立整条生产线,但增材制造工厂则可通过快速调整来制造不同的部件,无需重复装配生产线的工作。

降低准入门槛。增材制造技术的出现降低了获得核武器的准入门槛。在过去,一国想要发展出本土核能力是一个漫长且艰辛的过程,需举全国之力集中工业、人力、技术和智力资源才得以实现,美国的“曼哈顿计划”、苏联和我国的核计划莫不如是。而在增材制造技术中,许多核部件的设计与制造知识可通过CAD文件在网络上传播,这些CAD文件所蕴含的有关设计和自动化制造的信息量远大于传统设计蓝图,在很大程度上降低了获取相关知识以及部件生产的难度。虽然增材制造技术也有着门槛,但总体而言所需的知识和操作技能都低于传统制造方法。

缩短研发时间。增材制造的另一大优势在于可以通过一系列快速原型的制作,促进核武器的设计和测试过程,同时在这一过程中预演、熟悉并掌握生产流程、技术经验、工程细节和安全措施等“隐性知识”,而隐性知识对于核武器研发这种高敏高危的工程而言非常关键。

本文刊登于《军事文摘》2024年12期
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