中国的高浓缩铀生产和库存情况

2018年初，张会博士在IPFM（International Panel on Fissile Materials）发布的《中国核裂变材料的生产和储存报告》

1，上世纪60年代，中国开始生产高浓缩铀（HEU）和武器级钚用于制造核武器，并据信在20世纪80年代停止了生产。尽管30多年过去了，中国不再公布本国核材料的生产情况，但研究采用了新的公开信息来源，以便有助于我们完善对用于制造核武器的高浓缩铀（HEU）和武器级钚生产历史的研究。而这也有助于对中国的HEU和钚存量进行更精确估计。研究发现，中国HEU和钚存量较先前估计要稍高。

2，高浓缩铀的生产和库存

1958年，在苏联专家的协助下，中国开始建设兰州气体扩散厂（GDP），这一工厂也被称为504。然而，在1960年8月，随着北京和莫斯科关系的恶化，苏联专家被撤回，中国被迫开始独立生产核材料。1964年1月，兰州开始生产90%的武器级高浓缩铀，504生产的高浓缩铀很快被用于1964年10月的中国第一次核试验中。很快，1980年，504似乎停止了武器级高浓缩铀的生存，转而生产低浓缩铀（LEU）用于民用反应堆，或可能用于海军核潜艇的反应堆。兰州504于2000年12月31日前被关闭。

和平气体扩散厂，即814厂，于1966年开始建设，1970年6月投入运行。814厂据信在1987年停止了武器级的高浓缩铀生产，转为海军动力堆、研究反应堆和核电提供低浓缩铀，814厂的生产仍在进行。

基于高浓缩铀和低浓缩铀的双重生产历史，中国在核试验及反应堆中使用的核燃料表明，中国当前武器级高浓缩铀存量14±3吨，低于先前的估计。

3，钚生产和库存

中国在酒泉（404厂）和广元（821厂）两个核工厂生产武器级钚，每个反应堆都有一个单一的生产反应堆，中国使用钚生产反应堆生产氚。

酒泉钚生产反应堆的建设始于1960年，在1966年10月，反应堆达到了临界状态，并在1975年达到其设计产能。404厂为继续提高其钚产量付出了大量努力，使得其产量在1979年增加了20%，到1980年代，钚产量迅速下降，1986年11月，反应堆被关闭，报废过程在1990年后开始。

1968年，中国决定在广元迅速建立第二个钚生产基地，工程于1969年10月开工，反应堆在1973年12月达到临界状态，到1978年，钚产量增加了30%，广元的反应堆可能在1984年被关闭，报废过程在1990年后开始。

考虑到钚在核试验和再加工，制造过程中的消耗，中国目前库存的武器级钚存量约为2.9±0.6吨，这比先前估计的要大得多。

4，中国在1955年启动了核计划，并在20世纪50年代末开始建造核材料生产设施，然而，在1960年8月莫斯科撤出所有专家之后，中国不得不依靠自己的努力。HEU的生产始于1964年，钚生产开始于1966年1月。考虑到中国同美苏之间恶化的关系及军事压力，中国在1964年开始讲军事和重工业基地迁到西南部和西北部的内陆地区，三线项目是为了保护这些重要资产免受苏联和美国的攻击。

1964年3月，第二机械工业部开始在三线选址，开始新的核材料生产工厂的建设，这些建设要求“靠山，分散及隐蔽”，和平气体扩散厂在1965年11月完成选址，1966年4月开始建设，到1970年5月开始投入运行。而为了复制1966年开始投入运行的酒泉404厂，同年，北京决定在重庆涪陵的一座山上建设另一个钚生产设施（816厂），816厂始建于1967年2月，但在1980年初被叫停，816厂并未完工。而由于816厂的进展非常缓慢，1968年北京决定迅速建设一个新的钚生产设施（821厂），以满足对酒泉404厂的紧迫支援。广元反应堆在1969年开始建设，反应堆在1973年7月投入运行。北京还在1969年决定在陕西汉中建立一个三线的铀浓缩厂（405厂），但405厂直到90年代才开始运行，并且405厂使用俄罗斯进口的离心机用于生产民用低浓缩铀。除此之外，在1970年，中国还启动了827项目，827可能包括一个氚生产反应堆和一个建在洞穴内的反应堆。827并没有完成，80年代初被取消。1979年，二机部提议，核工业的重点是军事向民用的转换。1981年后，中央政府减少了对核基础设施的投资，减少了铀和钚的生产。

5，根据新的信息，可以更新IPFM在2010年的评估：中国拥有16±4吨武器级高浓缩铀，和1.8±0.5吨武器级钚，而新的评估结果是，中国拥有14±3吨武器级高浓缩铀，和2.9±0.6吨武器级钚。这些新的估计并没有改变先前的结论，即中国可能拥有比英国，法国，俄罗斯和美国更小的高浓缩铀和钚储量。

 正文

中国的高浓缩铀生产和库存情况

中国在两个工业复合体内生产核武器用的高浓缩铀，兰州气体扩散厂(504厂)、和平气体扩散厂(在乐山市金口河区和平彝族乡的814厂)。中国还利用这些气体扩散厂为研究反应堆生产高浓缩铀，为其海军动力堆生产低浓缩铀。兰州气体扩散厂从1964年1月开始高浓缩铀的生产，并在1980年左右转换为低浓缩铀，随后在2000年12月关闭，2001年后被一个民用离心浓缩厂取代。和平气体扩散厂是1970年开始运营的三线工厂，其在1987年停止生产用于核武器的高浓缩铀，之后和平气体扩散厂继续运行，假定其生产非武器级的军用浓缩铀，也可能生产民用低浓缩铀，即铀浓缩双重模式。

除了气体扩散厂, 814厂还在峨眉山附近，试点运行了一个离心铀浓缩厂，这个厂距离峨眉山市旁的商业离心机工厂约3.6英里，可能用作非武器的军事铀浓缩，也可能用于民用铀浓缩。

当前，中国共运行着三个民用离心铀浓缩厂，分别在陕西汉中(405厂),甘肃省兰州(504厂),四川峨眉山(814厂)，生产着低浓缩铀。商业分离功（SWU）生产能力在2016年底估计在540万SWU / 年。

1，兰州气体扩散厂

中国在1955年启动了核武器计划，并期望得到苏联的援助。中国代表团于1956年4月前往莫斯科，与苏联就援助建立中国核工业进行谈判。中国一开始并没有要求建立一个铀浓缩工厂，因为它需要巨大的投资和大量的电力。因此，中国决定采取钚基路径来获得核武器所需的裂变材料。

然而，在会谈中，中国代表团认识到，为了完成完整的核燃料循环，铀浓缩厂是必不可少的。中国代表还参考了一个小型美国铀浓缩厂的资料，该工厂每天能生产大约5公斤的高浓缩铀(大约35万SWU/年)，成本约为500万美元，代表团认为这个价格中国能负担得起的。因此，中国代表团最后向苏联要求援助建立一个铀浓缩工厂。苏联代表团最初感到很惊讶。然而，在两天之后，苏联同意向中国供应刚退出使用的气体扩散设备，经过一些适当修复，这些设备仍可继续使用。中国代表团立即获得了北京方面的批准。1956年8月17日，两国签署了关于苏联援助中国核项目的正式协议，包括气体扩散工厂。

中国在1956年的经济危机导致中国政府重新考虑是否要保留铀浓缩工厂，或者要求苏联来浓缩中国的天然铀矿石，乃至将铀基路线先延后。最后，在1957年3月，中国决定在核计划中保留国内铀浓缩厂，以拥有完整的核燃料循环以及独立的核力量。但是铀浓缩厂的规模被大大减少。

1957年9月，甘肃兰州黄河边上选址了第一个气体扩散厂，厂址在先前曾计划建设一个飞机制造厂。1957年10月，第二机械工业部批准了建造设计。1958年春天，在苏联的帮助下，建造开始，5月，苏联统治中国，将在1958年9月到1959年之前运送13批次的气体扩散设备。这要求在1959年底之前，中国要把级联大厅（Cascade Hall）和辅助设备都修建好，并准备安装气体扩散设备。1959年6月，中国和苏联的核合作协议破裂，苏联开始拒绝向中国提供核武器原型以及其他技术文件。1959年后期，第二机械工业部领导开始要求加快兰州气体扩散厂的速度，以便尽快在苏联专家离开中国之前尽可能多的学习相关技术。1959年12月18日，兰州气体扩散厂主要加工建筑建造完成，12月27日，第一组扩散器开始安装。1960年8月，尽管工厂尚未完工，但莫斯科却撤走了所有的专家，中国只能独立继续高浓缩铀的生产计划。

中国铀浓缩工厂的建设，大大领先于中国钚生产反应堆的进程。后者在1959年3月才刚刚开始进行土木建设。第二机械工业部随后决定延后中国钚生产反应堆的建设，并将兰州铀浓缩厂列为首要争取目标。1962年11月，所有级联的组装和安装都已经完成。中国此时需要生产六氟化铀（UF6），鉴于1960年6月，莫斯科拒绝给中国提供六氟化铀的生产技术。二机部决定建立一个实验生产工厂，位于北京郊区的中国原子能科学研究院（CIAE）。中国科学家尝试用一种简化方法，通过试验生产线在1960年9月前生产了3.4千克的六氟化铀。试验生产厂只有两个简单的反应炉，每个约有2米高，直径不到半米，在1963年10月前生产了18.5吨六氟化铀。这批六氟化铀成为兰州铀浓缩厂的第一批原料。与此同时，一个大型的六氟化铀生产工厂在酒泉开始建设，经过数次试验后，酒泉的大型生产工厂在1963年11月开始运行。1964年2月，其向兰州铀浓缩厂提供了第一批六氟化铀。

兰州铀浓缩厂在1963年4月启动了第一批级联，1964年1月14日，开始生产纯度为90%的高浓缩铀。与此同时，1962年 12月，中央政府批准在1964年进行第一次核试验。为满足这一期限，兰州工厂启动了全部级联并在1964年7月开始全速运转。1964年5月，在酒泉工厂的车间中，第一个高浓缩铀核心组装完成，第二颗核心（作为备份）也在随后组装完成。中国在1964年10月进行了第一次核试验。

目前还没有中国公开出版物公开兰州浓缩厂的最初的生产能力。1971年，曼哈顿计划中的物理学家Ralph Lapp估计，兰州浓缩厂启动时可能会生产136千克/年的武器级高浓缩铀，基于橡树岭的气体扩散生产经验。以这种速度生产90%的高浓缩铀，相当于2.3万SEU/年，0.4%的尾料浓度，或2.6万SEU/ 年，0.3%的尾料浓度。

Lapp估计，到1966年，运行熟练的情况下，兰州气体扩散厂的年生产能力将会翻倍。1972年，美国国防情报局估计兰州气体扩散厂每年生产150-330千克/年的高浓缩铀，其产量相当于5.6万SWU/年,0.4%的尾料浓度，或2.9万-6.4万SWU/年,0.3%的尾料浓度。当前中国的公开报道中说，兰州气体扩散厂在1975年年中达到了设计的生产能力，预计产能达到10万SWU/年。1975年8月，第五个五年计划（1976-1981）中对气体扩散厂提出了产量增加的要求。从1975年开始，气体扩散厂通过改善分离膜提高了分离能力，其生产能力提高了26%，到1978年，级联的流动比率提高了35-47%。

1978年中国改革开放后，提出了核设施的军转民计划。1979年10月7日，二机部向中央政府提出了向其他国家出口浓缩铀的计划，并得到了邓小平的批准。1981年，中国开始向国际市场提供低浓缩铀，这表明，在1980年，兰州气体扩散厂可能停止了高浓缩铀的生产，转而生产民用或海军核潜艇的低浓缩铀。在第六个五年计划期间（1981-1985），气体扩散厂通过优化级联安排，使用具有更高分离效率、耐腐蚀和抗震动，寿命更长的分离膜，进一步提高了生产能力。兰州气体扩散厂报告说，到1984年，其产能达到了原定设计的2倍，这被称为“一个厂变成了两个厂”。

1985年后，兰州气体扩散厂继续提高其铀浓缩能力。部分原因是其安装了更高性能的气体扩散器。最终生产能力达到了25万SWU/年，是原有设计产能的2.5倍。2000年12月31日，兰州气体扩散厂被永久关闭，在2001-2002年间，工厂被情理并准备去功能化，自此之后，工厂处于“封闭和维护”状态，工厂在2017年年中开始拆除，似乎在2017年8月完成。

在兰州气体扩散厂停止生产高浓缩铀前，其似乎已经生产了120万SWU，足够生产6.4吨90%的高浓缩铀（尾料浓度0.3%）。

1996年，中国和俄罗斯同意在兰州建立一个铀浓缩工厂，使用俄罗斯离心机，新工厂就建在气体扩散厂对面，并在2001年7月达到50万SWU/年的低浓缩铀生产能力。

2010年7月，在同一个地方，另一个离心铀浓缩厂，兰州离心机项目-2（被称为兰州离心机商业示范项目）投入运行，新离心机使用中国制造的离心机，拥有50万SWU/年的低浓缩铀生产能力。兰州离心机项目-3，容量也为50万SWU/年的低浓缩铀生产能力，在2012年12月投入运行，兰州离心机项目-4,110万SWU/年的低浓缩铀生产能力，在2016年投入运行，目前兰州复合体的离心能力能达到260万SWU/年，是被关闭的气体离心机厂最高产能的10倍。

2，和平气体扩散厂

  1965年，中国第二个铀浓缩厂选址在四川省乐山金口河区和平彝族乡的大渡河河岸。之所以选择和平彝族乡，是因为其位于群山怀抱中，可以取水进行冷却（气体扩散厂非常耗能）。

和平气体扩散厂的营建分为两个阶段：1966-1968年和1969年-1972年，第一组扩散单元在1970年6月开始运行，最初只生产低浓缩铀。在1975年左右，和平气体扩散厂达到了11万SWU/年的初始设计能力。1972年，美国国防情报局估计，该工厂每年可以生产750-2950千克的武器级铀每年，相当于14.5万-59.6万SWU/年，尾料浓度0.3%。

就像兰州气体扩散厂一样，和平气体扩散厂在第五个五年计划中扩展了其产能，在1980年，五五计划的最后一年，和平气体扩散厂达到原定设计能力的1.5倍，即被官方描述为：“一个厂变成了一个半厂”，这表明和平气体扩散厂可能达到16万SWU/年的产能。

虽然北京没有公开宣布关闭了和平气体扩散厂，但根据现有信息，和平气体扩散厂在1987年起就已经停止了用于核武器的高浓缩铀生产。自1987年以来，据信该工厂已经转为民用反应堆和海军反应堆的低浓缩铀生产，以及可能生产用于研究反应堆的高浓缩铀。一些中国媒体报道说，该工厂将在2003年关闭，但并没有，而且其生产能力增加了约一半，到2004年，达到了23万SWU/年.

在2007年开始，和平气体扩散厂还运行了一个小型的试点离心机厂，其产能为25万SWU/年，大概是用来生产非武器的军用浓缩铀产品，也可能用于民用。2013年前后，一个80万SWU/年的大型商业离心浓缩厂在峨眉山附近开始运行。

到1987年达到高浓缩铀的最高产能前，和平气体扩散厂已经生产了220万SWU，足够制造11.2吨武器级高浓缩铀（尾料浓度0.3%）。

3,1987年前对铀浓缩的其他要求

在1987年前结束武器级的高浓缩铀生产之前，中国两个铀浓缩工厂也为研究反应堆和海军反应堆提供浓缩铀，

从辐照材料中回收铀

中国的高质量铀矿数量有限。中国据报道从1970年开始从钚生产反应堆释放的辐照材料中回收铀原料。因此，中国可以直接使用20万SWU，而不是从天然铀矿中生产同样治理的高浓缩铀。

研究反应堆的燃料

中国使用着许多使用高浓缩铀为燃料的反应堆，其中大部分已经转化为低浓缩铀反应堆或被关闭。两个曾一度使用高浓缩铀为燃料的能量最高的反应堆，都是高通量工程和试验堆（HFETR），一个容量为125兆瓦热（MWt），一个为5兆瓦热（MWt）的岷江反应堆（MTTR），都在2007年转换使用低浓缩铀。除此之外，从1970年以来，中国开始运行零功率的快中子临界装置，其核心为50公斤90%浓度的铀-235,，在北京的中国原子能科学研究院（CIAE）附近建造。1971年，作为三线设施，其被转移到了成都的核能研究所(NPIC)，并在1986年搬回到了CIAE，到2015年为止，据报道，这一装置长期处于关闭状态。

1987年以前，为提供研究反应堆燃料（不超过10万SWU）所做的铀浓缩工作微乎其微，只占到高浓缩铀活动的很小比例。当前，中国只运行了几个几个需要高浓缩铀燃料的反应堆，将来用于反应堆的高浓缩铀也并不多。中国实验快堆（CEFR,65MWt）在2010年7月达到临界状态，最初的核心是由俄罗斯提供的240千克的64.4%浓缩铀，其运行频率并不高，并且可能处于低功率状态。CIAE希望在2020年前，用钚-铀混合氧化物（MOX）燃料装载CEFR。

中国剩余的主主要运行的高浓缩铀燃料的研究反应堆，包括深圳大学的微型中子源反应堆（MNSR），约1千克90%浓度铀-235，正在建造中。以及一个后处理工厂的核临界试验设施。中国尚未公布反应堆用高浓缩铀的信息，但1987年之后，如果中国愿意的话，中国可以生产大量高浓缩铀。假定和平气体扩散厂和814厂的实验用离心铀浓缩工厂都转变为军-民两用，每年可生产1吨以上的高浓缩铀。

海军动力堆燃料

中国在1958年启动了核动力潜艇计划，为了防止核潜艇所用核燃料同核武器计划的高浓缩铀相紧张，中国决定使用低浓缩铀，浓度可能不足5%。陆基原型开始在1970年5月投入试验，并在1970年7月全面投入使用。其堆芯的全寿命试验在1979年12月结束，废料在1980年卸下。

中国第一艘汉级091核动力攻击潜艇（SSN）于1974年服役，在2000年退役，第一代夏级092弹道导弹核潜艇（SSBN）在1982年下水。中国在2006年开始部署第二代SSN（093），并在2014年部署第二代SSSN（094），据报道中国现在有9艘核潜艇，包括5艘SSN和4艘SSBN。

为了估计中国的武器级高浓缩铀存量，有必要扣除1987年前海军动力堆所需的燃料的铀浓缩工作。考虑到兰州气体扩散厂在1980年停止了武器级高浓缩铀的生产，并转向生产海军和民用反应堆的低浓缩铀。因此有必要评估1980年前的海军动力堆使用的SWU。

据估计，在1980年前，兰州或和平的气体扩散厂为大约10个海军动力堆，以及一个陆上原型生产低浓缩铀，其中5个核心为汉级核潜艇生产，1个核心为夏级核潜艇，另外几个备用，每艘核潜艇都拥有110MWt压水堆（PWR）。如果每个动力堆堆芯的设计寿命为10年，据估计，每个海军动力堆需要上载2.8吨的5%低浓缩铀，10个海军动力堆就要使用掉可以用来制造武器级高浓缩铀的20万SWU（尾料浓度0.3%），这样，中国两个气体扩散厂要提供50万SWU用于非武器用途的浓缩铀。因此总共剩约290万SWU可用于生产高浓缩铀，相当于15吨的武器级高浓缩铀。

最后，需要指出的是，负责设计第二代海军动力堆的核动力研究设计院（NPIC）的一些人提到，第二代的海军动力堆很可能仍使用低浓缩铀燃料。这同2005年批准第二代海军动力堆的官方声明相一致。据报道，CNNC的小型ACP100反应堆也基于第二代海军动力堆技术，CNNC在2010年启动ACP100项目，并作为十二五规划关键项目。ACP100是一种小型、多用途、模块化的PWR，采用被动安全系统。2014年CNNC完成了这一反应堆的初步设计，2016年4月通过了国际原子能机构的一般安全审查。ACP100反应堆被描述为一个310WMt（100MWe）的小模块压水堆，核心和冷却系统集成在压力容器内，反应堆有60年的设计寿命，需要每2年添加一次4.2%的低浓缩铀。一位NPIC的专家在2011年表示，ACP100项目采用了成熟的技术，包括燃料组件、蒸汽发生器、控制棒及驱动装置以及NPIC设计的主轴。这表明新一代海军动力堆仍可能使用低浓缩铀燃料。

如果中国运行10座海军动力堆。每一个动力堆需要2.8吨的5%低浓缩铀。在10年里，这需要2万SWU/年的浓缩工作。就算中国核潜艇数量扩大10倍，即需要20万SWU/年的浓缩工作，无论是和平气体扩散厂的23万SWU/年、以及实验用离心铀浓缩厂25万SWU/年，都轻松满足要求。

在过去，一般认为中国使用高浓缩铀作为氚生产反应堆的燃料，然而最新资料显示，中国生产的用于增强核物理威力的氚，主要是以天然铀矿石为燃料的，酒泉钚生产反应堆生产的，生产持续到1980年代。在中国关闭钚生产反应堆后，并不清楚中国是如何生产氚的。1970年，中国启动了827项目，其中包括一个重水慢化的氚生产反应堆，但该项目在1980年代停止，从未完成。如果中国从两台（秦山核电站三期）CANDU重水反应堆（728WMEe）的慢化剂中提取氚，则每年可生产260克的氚，足够中国核武库使用。

4，武器级高浓缩铀的使用及损耗

一些高浓缩铀在核试验中被使用，一部分在加工工程中被损耗。

中国进行了45次核试验，估计使用了750千克的高浓缩铀，或15万SWU，在核材料加工时，会有一些浓缩铀被损耗，如果中国的过程损失和美国一样为0.5%，则大约有90千克高浓缩铀损耗，或相当于2万SWU。

此外，巴基斯坦高浓缩铀项目前负责任人卡迪尔汗说，1982年中国曾向巴基斯坦提供了50千克的武器级高浓缩铀，很多中国专家对此表示怀疑。

据估计，中国目前有库存14±3的高浓缩铀，这个新评估比2010年IPFM所做的评估要低，并较其他评估低很多。假设的20%不确定是尾料浓度的可能范围，中国气体扩散铀浓缩项目中没有尾料的可靠信息。