編者按：1月18日，來自65個國家的 дипломаты 將在日內瓦聯合國裁軍談判會議上嘗試就一項條約達成一致意見，該條約將阻止生產用於核武器的鈽和高濃縮鈾。 切斷用於武器的裂變材料的生產可以為不可逆轉地減少所有核武器奠定基礎。
在下面的文章中，普林斯頓大學的亞歷山大·格拉澤、齊亞·米安和弗蘭克·馮·希佩爾，他們都隸屬於國際裂變材料專家小組，提出了裂變材料禁產條約的基本支柱，如何核實對此類條約的遵守情況，以及誰應該為此買單。 我們希望聽到您的意見，這可能有助於為正在進行的關於該條約應包含哪些內容以及如何運作的討論提供資訊，並幫助我們進一步完善這篇文章；請使用本頁末尾的評論功能。
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條約應該只適用於未來生產的用於武器的裂變材料，還是應該嘗試涵蓋已經存在但未分配給武器的大量未受保障的裂變材料庫存？
對於不再需要的核武器中的裂變材料應該怎麼做？
對裂變材料的控制和檢查應該平等地適用於所有國家，還是應該區別對待核武器國家，即使是對於他們的民用核材料？
誰應該為核實條約遵守情況的檢查付費？
已經有條約限制了美國和俄羅斯可以準備在導彈和轟炸機上發射的核彈頭數量。 2009年開始的談判可能會進一步降低每個國家的上限，降至每個國家部署的武器少於1,675件。 另外，英國和法國已分別將其核武庫削減至約200枚和300枚彈頭。 中國擁有相似的數量，以色列約有100枚。 但是，目前尚無任何協議可以有效地阻止一個國家生產更多用於武器的核材料。 實際上，印度、巴基斯坦和朝鮮正在增加其武器庫存。 世界需要一項可核查的條約，以幫助限制核武器的累積，並在世界各地實現不可逆轉的削減。
2009年5月，聯合國裁軍談判會議同意就一項禁止生產用於核武器的裂變材料的國際條約舉行會談，該條約通常被稱為裂變材料禁產條約。 裂變材料——實際上是鈽和高濃縮鈾——是維持核爆炸中裂變鏈式反應的關鍵成分。
與會者希望於今年春天開始的會談早就應該進行了。 早在1950年代初期就首次提出了結束為武器目的生產裂變材料的想法，但由於冷戰，進展停滯了幾十年。 1993年，聯合國大會毫無異議地同意應該就此類條約進行談判，但是由於就此類條約應涵蓋的內容，對聯合國裁軍談判會議優先事項的差異以及喬治·W·布什政府對軍備控制的懷疑而引起的長期爭端，導致談判被推遲。 奧巴馬總統2009年4月在布拉格的演講幫助重新打開了取得進展的大門。 他宣佈，作為“邁向無核武器世界的具體步驟之一”，他的政府“將尋求一項新的條約，以可核查的方式結束旨在用於國家核武器的裂變材料的生產。”
一項禁產條約將使前五個核武器國家的暫停生產成為不可逆轉的，並結束其他國家的生產。 它將加強無核武器國家採取集體行動應對挑戰的決心，例如朝鮮和伊朗目前正在提出的挑戰。 它將為所有國家提供更多理由，堅持要求武器國家減少其武器級材料的庫存。 至少，這些國家可以宣告，武器以外的現有庫存永遠不會用於武器。 巴基斯坦已經發出了這一呼籲，因為印度擁有大量的分離鈽庫存； 儘管其中90％計劃用作其鈽增殖反應堆的啟動燃料，但所有鈽都可以用於武器。
為了幫助為聯合國裁軍談判會議的談判提供資訊，我們在此提出裂變材料禁產條約（FMCT）應要求的內容以及如何核實遵守情況，並考慮監測是否負擔得起。
不再有炸彈材料
核武器中最常見的裂變材料是鈽和同位素鈾-235（HEU）高度濃縮的鈾。 大約一公斤的材料——在廣島和長崎炸彈中裂變的量——釋放的能量相當於約18,000噸化學烈性炸藥的爆炸能量。 國際原子能機構（IAEA）將“重要數量”的裂變材料定義為製造長崎型第一代內爆型炸彈所需的量，包括生產損失。 重要數量是八公斤鈽和25公斤HEU中包含的U-235。 美國已解密，四公斤鈽足以製造現代核爆炸裝置。
據我們所知，前五個核武器國家——美國、俄羅斯、英國、法國和中國——都在冷戰結束前或不久後停止生產用於武器的裂變材料。 但是他們尚未正式確定各自的暫停生產，並且不存在現場核查安排。 印度和巴基斯坦是當今主要的累積國家。 巴基斯坦正在大力投資新的生產設施，以努力在其與印度的核軍備競賽中保持同步。 以色列繼續在其迪莫納運營其擁有50年曆史的鈽生產反應堆，最有可能補充用於提高其武器威力的氚（氚的半衰期為12年）。 朝鮮已暫停生產，但聲稱已於2009年重新開始。
條約的要點
撰寫本文的我們三人參與了國際裂變材料專家小組（IPFM），這是一個成立於2006年的跨國工作組，彙集了來自多個國家的獨立分析師和專家。 11月，該小組釋出了《2009年全球裂變材料報告：核裁軍之路》，該報告提出了FMCT及其核查的方法，聯合國裁軍談判會議正在其1月份的談判中考慮該方法。 其中包括條約的基本支柱，這些支柱已提交給外交官和非政府專家，並正在被各國政府研究。 基本規定是
1. 每個締約國承諾不生產、獲取或轉移用於核武器或其他核爆炸裝置的裂變材料。
2. 每個締約國承諾立即停用和退役，並在可行的情況下拆除其裂變材料生產設施，或重新配置這些設施，僅用於和平或軍事非爆炸目的。
3. 每個締約國承諾不將以下裂變材料用於核武器或其他核爆炸裝置：其民用核部門的裂變材料，或宣佈為所有軍事目的多餘的裂變材料，或宣告用於軍事反應堆的裂變材料。
4. 每個締約國承諾，任何減少其核武器庫存的行為都將導致宣告從這些武器中回收的裂變材料為武器目的多餘的。
5. 每個締約國承諾接受國際原子能機構的保障監督，以核實這些義務。
庫存大幅削減
如果這些規定獲得透過，將產生深遠的影響。 裂變材料庫存巨大。 例如，武器國家中大約一半的分離鈽不是為軍事目的生產的，而是可用於武器的。 宣佈其為民用並將其提交給國際原子能機構的保障監督將大大減少人們對其可能被用於武器的擔憂。 實際上，我們被權威人士告知，如果印度的大量動力堆鈽庫存（足夠約1,000枚彈頭）被宣佈為民用並置於國際原子能機構的保障監督之下，巴基斯坦對印度的擔憂將大大減少。
俄羅斯和美國均已宣佈，其冷戰時期高濃縮鈾庫存的約40％，以及武器級鈽的分別約25％和50％，是不需要的軍事用途。 大部分多餘的高濃縮鈾已被消除，但仍有剩餘；擬議的條約將使其非武器狀態不可逆轉。 在俄羅斯和美國將其庫存減少到與其他國家更可比擬的規模之後，預計這些國家也將開始將其多餘的庫存置於國際原子能機構的保障監督之下。 法國和英國今天可以宣佈自冷戰以來已從其武庫中移除的武器中的裂變材料為多餘的。
美國還留出了128噸多餘的武器級鈾——足以製造5,000多枚彈頭——作為未來海軍潛艇和艦艇核動力反應堆的儲備。 按照目前的消耗率，這批庫存將維持海軍反應堆約60年。 少數其他武器國家也有類似的儲備，儘管他們尚未公開宣佈。 我們提議的條約也將把這種材料置於國際原子能機構的監測之下。
核實遵守情況
每當討論軍備控制協議時，大部分辯論很快集中在條約締約方是否可以確保其他締約方沒有作弊。 布什政府對偵查作弊的可行性持懷疑態度，也不渴望讓國際原子能機構的檢查員敲開美國敏感設施的大門。 因此，它主張達成一項沒有檢查的條約，除非一個國家可以使用成像衛星和其他“國家技術手段”單方面進行的檢查。
根據現有的《不擴散核武器條約》（NPT），非核武器國家需要接受國際原子能機構的檢查，以核實它們既沒有生產用於核武器的裂變材料，也沒有轉移現有核燃料庫存中的材料用於該目的。 國際原子能機構對《不擴散核武器條約》的核查遠非完美，但美國和其他國家一直在呼籲加強它，而不是廢除它。
核實禁產條約的關鍵挑戰與《不擴散核武器條約》的挑戰相同：核實在已申報的濃縮設施中生產的高濃縮鈾和在已申報的後處理設施中分離出的鈽已置於國際原子能機構的保障監督之下； 探測任何未申報的生產活動； 以及核實裂變材料——無論是新生產的還是先前存在的——一旦提交給國際原子能機構的監測，就不會從國際保障監督中移除。
對武器國家民用部門的FMCT的核查主要可以基於國際原子能機構為核實在非武器國家中遵守《不擴散核武器條約》而制定的相同程式。 但是，在武器國家中，從乏動力堆燃料中分離出鈽的後處理廠和鈾燃料在以前用於生產武器材料的氣體離心工廠中濃縮，將出現一些額外的挑戰。
一個問題是，國際原子能機構將無法充分檢查武器國家中先前存在的設施的設計。 對於後處理廠而言，這將尤其成問題，因為許多管道都埋在混凝土中，並且由於高輻射水平，某些區域無法進入。 但是國際原子能機構可以專注於檢查工廠是否按宣告的功能執行。 在考慮到預期損失後，在工廠年度清理期間測量的分離鈽量應與在乏燃料溶解時測量的量相匹配。 但是，與會計師檢查銀行的資金流動不同，將會存在測量誤差。 在法國拉海牙這樣的大型後處理廠中，該廠每年可以分離出超過10噸的鈽，這些誤差可能會掩蓋每年足以製造大約10件核武器的材料的轉移。 幸運的是，後處理既不必要也不經濟，並且僅由於官僚和政治原因才在少數國家持續存在。 在非武器國家中，只有日本今天進行後處理。 核能的使用可以持續下去，即使規模更大，也可以持續數十年，而無需後處理和從乏燃料中分離鈽。
轉向低濃縮鈾
各國也沒有什麼理由生產高濃縮鈾。 動力堆以低濃縮鈾或天然鈾為燃料，並且由於擔心鈾被盜，高濃縮鈾燃料的研究堆正在逐步淘汰。 越來越多的情況下，只有海軍推進反應堆將使用高濃縮鈾作為燃料。 然而，出於經濟原因，法國新一代的潛艇和航空母艦反應堆都以低濃縮鈾（LEU）為燃料。 尚不清楚中國是否使用高濃縮鈾或低濃縮鈾。 美國、俄羅斯和英國使用高濃縮鈾，但擁有大量多餘的武器高濃縮鈾儲備，可以維持其海軍反應堆數十年。 據知，只有印度正在為其海軍反應堆計劃生產高濃縮鈾。 鑑於在朝著武器庫存大大減少的世界中，大量高濃縮鈾庫存會引起人們的擔憂，因此所有擁有核海軍的國家都應轉向低濃縮鈾燃料。
在生產用於動力堆燃料的大部分低濃縮鈾的大型濃縮工廠中，國際原子能機構擁有一種強大的技術，可以探測到秘密生產的少量高濃縮鈾。 它用紗布墊“擦拭”設施中的牆壁、機器和管道，然後在其實驗室中掃描這些墊子，以查詢從鈾-六氟化物氣體洩漏中冷凝出來的任何高濃縮鈾的微觀顆粒，鈾-六氟化物氣體在濃縮過程中使用。 這種擦拭揭示了伊朗境內未申報的濃縮活動。
擦拭的一個複雜之處在於，俄羅斯的一些大型離心濃縮工廠今天生產低濃縮鈾，但曾經生產高濃縮鈾。 但那是20多年前的事了，並且似乎有可能區分舊的高濃縮鈾大顆粒與在禁產條約生效後可能非法產生的新顆粒，例如透過測量已衰變成釷-230的U-234的比例以及其次要鈾同位素“指紋”的其他特徵。
探測秘密活動
根據FMCT，探測秘密濃縮或後處理的問題基本上與國際原子能機構目前在探測已簽署《不擴散核武器條約》的非武器國家中的秘密生產所面臨的挑戰相同。
在1991年發現伊拉克的秘密核武器計劃後，國際原子能機構在成員國的幫助下，開始致力於改進探測此類活動的方法。 其中一項成果是《附加議定書》，根據該議定書，各國同意向國際原子能機構提供有關其核相關場所的更多資訊和訪問許可權——包括監測設施外部的空氣、土壤、水、植物物質和表面，以探測指示放射性氣體或其他流出物釋放的能力。
如果樣品分析為懷疑存在秘密濃縮或後處理活動提供了堅實的基礎，則國際原子能機構可以要求進行現場檢查。 如果一個地點存在不相關的敏感資訊，只要其隱瞞措施不干擾國際原子能機構探測生產活動的能力，東道國就有權隱瞞該資訊。
如果國際原子能機構獲得了可靠的證據，表明可能在與核武器或海軍推進反應堆相關的設施中發生秘密生產，則需要與現場運營商達成“受控進入”安排，以確保檢查員可以探測到濃縮或後處理的關鍵指標，而不會收集到會洩露有關核武器或海軍燃料設計的敏感資訊的資料。 濃縮和後處理廠不容易對可以進入現場的檢查員隱瞞。 它們具有獨特的物理特徵以及獨特的輻射和化學指示劑。
中子束測試
隨著俄羅斯和美國削減其武庫，他們已宣佈其中一些武器中的高濃縮鈾和鈽為多餘的。 在一段時間內，兩國都有興趣透過提議讓國際原子能機構監測這種材料，即使它仍在武器部件中，來證明其削減的不可逆轉性。 根據FMCT，可以正式確定此過程，以涵蓋從武庫中削減的所有武器中的材料。 這將確保該材料不會被秘密地重新用於武器。
在1990年代，俄羅斯原子能部和美國能源部與國際原子能機構共同開展了一項“三方倡議”，以表明國際原子能機構有可能核實一個封閉容器中是否裝有武器級鈽，同時對武器部件的設計細節保密。 輻射探測器將測量來自容器的伽馬輻射和中子輻射，計算機將分析測量結果。 然後，機密資訊將透過一個簡單的計算機化“資訊屏障”過濾掉，檢查員將只能透過三對紅綠燈看到分析結果。 每對燈中的綠燈或紅燈將亮起，具體取決於容器是否裝有鈽，鈽是否為武器級，以及內部是否存在超過指定量的鈽。
IPFM一直在研究一種類似的方法，用於包含高濃縮鈾的武器部件或海軍反應堆燃料。 由於高濃縮鈾發射伽馬射線和中子的速率遠低於鈽，因此外部中子束將被髮送到容器中以誘發裂變反應，這將產生特徵性的中子和伽馬射線發射。
對於我們提議的裂變材料禁產條約而言，或許最具挑戰性的核查任務——至少在政治上是如此——將是確定沒有高濃縮鈾從海軍推進反應堆的燃料迴圈中轉移出來。 至少包括美國在內的一些國家認為燃料和反應堆設計資訊是敏感的。
如前所述，解決此問題的最簡單方法是讓所有核海軍都將其未來的反應堆設計為使用低濃縮鈾——正如法國已經做的那樣。 但是，高濃縮鈾燃料的反應堆將在我們身邊存在一段時間。 我們認為，三方倡議方法與一些有限的設施周邊控制相結合，以確保高濃縮鈾不會在堆芯製造和安裝過程的某些階段被移除，可以提供一種解決方案。 橡樹嶺國家實驗室正在開發一種使用中子詢問含高濃縮鈾物體以探測從小型反應堆堆芯轉移高濃縮鈾的技術。
成本以及誰來支付
國際原子能機構將是核實FMCT的自然選擇。 它在檢查非武器國家的核設施方面擁有豐富的經驗，並且在核武器國家中也有一些經驗。 為了承擔FMCT要求的額外責任，我們估計國際原子能機構可能必須將其檢查預算增加一倍，目前的檢查預算約為每年1億美元。
保障核設施安全的典型成本以年度檢查人日（PDI）表示。 國際原子能機構每年在非武器國家進行約10,000個PDI，總成本——包括行政管理費用、差旅費和分析樣品的特殊實驗室——約為每個PDI 10,000美元。 一個典型的輕水動力堆每年需要約10個PDI。 一個大型商業離心設施每年需要約150個PDI。
乏動力堆燃料後處理廠的保障監督更具挑戰性和成本更高。 日本的六所村後處理廠是唯一的非武器國家後處理廠，並且是定製的，以方便保障監督，每年需要約1,000個PDI進行監測。 更新的核查和監測工具和方法可以將檢查工作量減少到每年約200個PDI。 隨著剩餘的舊後處理設施被關閉、拆除並（希望）不再更換，核實FMCT將變得更容易、成本更低且更有效。
我們在條約草案中提供了三種選擇，用於確定誰可以支付FMCT核查的額外費用。 當然，談判條約的外交官將不得不決定他們認為哪種選擇最好
所有國際原子能機構成員國都將增加對國際原子能機構的捐款。 這就是今天《不擴散核武器條約》的資助方式。
所有FMCT締約國都將根據反映其國民生產總值相對規模的公式支付額外費用。 這就是聯合國繳款的設定方式，通常也是國際條約的資助方式。
只有核武器國家才會支付費用，因為核查必須在這些國家進行。 一種公式可能會考慮到聯合國公式和每個國家的濃縮和後處理廠的能力的組合。
正如我們起草了擬議條約的要點一樣，我們和IPFM中的其他人得出的結論是，實現可核查的FMCT的技術挑戰是可以管理的。 但是政治挑戰也必須克服。 仍在累積其核武器庫存的國家——尤其是印度和巴基斯坦——將不得不決定它們是否擁有足夠的裂變材料。 而包括中國、俄羅斯和美國海軍在內的不願接受國際檢查的國家和內部的核機構將必須願意合作。 可核查的FMCT是朝著建立國際核材料控制體系邁出的重要第一步，該體系將使各國能夠大幅削減其武器庫存，並朝著無核武器世界邁進。