上週伊朗與六個世界大國之間達成的核協議是外交史上一個具有里程碑意義的事件，科學是其核心。
“框架”協議旨在確保伊朗的核計劃用於和平目的。作為交換，該國將獲得一些制裁緩解，這些制裁已經使其經濟癱瘓。該協議是在瑞士洛桑進行了八天的緊張談判後達成的，目前仍是初步的，尚未形成書面形式，儘管美國發布的一份檔案中概述了該協議。 4月6日，來自美國等地的30位頂尖核安全專家表示支援該協議。然而，在6月30日（達成最終書面協議的最後期限）之前，仍需解決關鍵細節和問題。
正如美蘇領導人在冷戰期間依靠物理學家制定核武器削減和可靠的核查程式一樣，那些談判伊朗協議的人也希望科學家對其技術基礎有信心。以下是書面協議需要解決的三個核能力問題，按難度遞增排列。
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突破
上週談判的主要推動力是長期以來對伊朗可能迅速改變其核計劃（伊朗聲稱該計劃是為民用和和平目的）的擔憂，即生產製造炸彈所需的高濃縮鈾或武器級鈽，這個過程被稱為“突破”。
複雜的計算考慮了離心機的數量、鈾的濃縮率、現有濃縮鈾庫存的規模及其濃縮水平，這些計算是初步協議中規定伊朗將執行的離心機數量從19000臺減少到5060臺，並將低濃縮鈾庫存從10000公斤減少到300公斤（其餘庫存必須混合或運往海外）背後的原因。這些數字的組合意味著，伊朗至少需要一年的時間才能從突破中生產出足夠製造炸彈的裂變材料，從而為國際干預留出時間。
框架協議還規定，伊朗兩個已確認的濃縮工廠之一福爾多（Fordow）位於山下深處，完全禁止處理鈾。 4月6日，美國能源部長、物理學家歐內斯特·莫尼茲（Ernest Moniz）補充說，留在該工廠的任何離心機都將被重新用於生產醫用同位素，作為國際中心的一部分，該中心還將致力於實驗物理研究。
濃縮鈾並不是伊朗獲得原子彈的唯一途徑：阿拉克（Arak）的重水核反應堆在其乏燃料中含有鈽，儘管據認為伊朗尚未具備分離和提純該元素的能力。根據框架協議，反應堆堆芯將被替換為產生較少鈽的堆芯，所有乏燃料都將運出該國。
秘密行動
假設這些細節可以正式達成一致，那麼下一個問題將是如何確保伊朗遵守對其施加的限制。
根據框架協議，在未來25年內，總部設在維也納的國際原子能機構（IAEA）將被賦予前所未有的權力，可以在短時間內進入和檢查伊朗燃料迴圈的任何部分，從鈾礦到反應堆，並持續監控濃縮設施。重要的是，該機構將被賦予權力調查任何涉嫌進行鈾濃縮或其他核活動的未申報地點，這些活動可能導致核材料被秘密轉移用於製造核武器，這種情況被稱為“秘密行動”。
該機構的檢查將包括使用衛星影像、現場搜尋專用裝置、分析檔案、採訪人員以及進行環境取樣，例如檢查該地點是否使用了高濃縮鈾。檢查小組還可以使用探地雷達來搜尋隱藏的裝置。
在防止秘密行動方面，該提案的細節較少，而且伊朗過去曾多次向國際原子能機構隱瞞濃縮工廠和其他核設施，並且在檢查方面經常不合作。
還有一個問題是，一旦解除對伊朗的限制，國際原子能機構將如何監測伊朗的核計劃，因為該協議規定，對離心機的限制必須具有10年的約束力，對庫存的限制必須具有15年的約束力，對新型重水反應堆的限制必須具有15年的約束力。包括日本和巴西在內的1970年核不擴散條約的其他簽署國都擁有大型國內濃縮計劃，這些計劃都受到國際原子能機構的保障和檢查。該協議將推遲十年以上，任何關於伊朗最終可能被允許的濃縮能力的決定。
武器研究
也許最棘手的問題是伊朗過去進行了哪些軍事核研究，以及現在可能還在進行哪些研究。這些研究可能包括核武器部件（如雷管）的測試、導彈核彈頭的開發以及武器行為建模。
對此，初步協議含糊不清，僅指出：“伊朗將實施一套商定的措施，以解決國際原子能機構對其計劃的可能軍事層面（PMD）的擔憂。”
如果檢查人員能夠進入據稱進行核武器開發的帕爾欽（Parchin）基地，他們可以尋找過去軍事核研究的證據。這種偵查工作在很大程度上依賴於核武器工程方面的科學和技術專業知識。只有具備這種專業知識，才有可能判斷，例如，獲得的導彈彈頭試驗的細節是否排除了除核武器以外的任何用途，或者材料的高爆試驗是否與試圖預測核武器設計的效果有關。
但是，已制定的協議沒有涉及國際原子能機構檢查軍事地點的權力，而伊朗此前曾拒絕國際原子能機構進入帕爾欽。
更復雜的是，有證據表明，伊朗曾試圖向國際原子能機構隱瞞該基地先前與核武器相關的研究。例如，今年2月，總部位於華盛頓特區的非營利性、無黨派核監督機構科學與國際安全研究所釋出了該基地的衛星影像，顯示進行了大規模的拆除和重建以及土壤的擾動，這表明該國可能試圖在檢查時掩蓋證據。
本文經許可轉載，並於2015年4月9日首次釋出。