Въведение
Ядрените амбиции на Северна Корея послужиха на две цели: ядрена енергия за самодостатъчност и ядрени оръжия за военна мощ. Това беше демонстрирано чрез настоящите ядрени дейности, базирани на делене - производство на делящ се материал и провеждане на шест подземни теста за ядрена експлозия. Поне от 1991 г. обаче има доказателства в севернокорейски медии и научни списания, като Списанието на университета Ким Ир Сен (наричано по-долу „Списаниеl“) , че страната също преследва ядрен синтез. Това е друга технология с двойна употреба, която може да се използва както за гражданско производство на енергия, така и за придобиване на способности, свързани с оръжия.
От многото си възможни приложения в областта на изследванията на термоядрения синтез, термоядреният синтез с инерционно задържане (ICF) помага на държави с опит в ядрените опити да напреднат в оръжейната си програма, без да се налага да провеждат допълнителни пълномащабни тестове. Северна Корея започна работа по проучване на ICF по времето, когато обяви успех в провеждането на тестове за термоядрени оръжия. Въпреки че това не е единствената технология за синтез, която страната проучва, непосредствената цел на нейното изследване на ICF изглежда е разработването на програма за компютърна симулация, която може да се използва като част от система за управление на запаси.
Възможностите на ICF на Северна Корея засега изглежда са в ембрионален стадий и има много предизвикателства, когато става въпрос за действително придобиване на пълна ICF способност, в която могат да се провеждат експерименти. Въпреки това, потенциалните приложения на технологиите за термоядрен синтез в оръжейната програма на страната са достатъчни, за да гарантират по-голямо прилагане на санкции в академичната област, за да се възпрепятстват потенциалните амбиции на Севера за термоядрен синтез.
Технологии за синтез и техните аспекти с двойна употреба
Реакция на синтез между леки елементи, като деутерий, тритий и хелий-3, образува различни елементи и освобождава енергия. Реакциите на синтез обикновено протичат при изключително високи температури и често под голямо налягане. Такива екстремни условия могат лесно да бъдат изпълнени в рамките на ядрени експлозивни устройства поради огромната топлина и налягане, генерирани от реакциите на делене. Усъвършенстваните ядрени оръжия, като термоядрени и усилени устройства, приемат механизми за синтез, за да подобрят своите добиви и ефективността на използването на делящи се материали. В цивилната област създаването на условия, които благоприятстват реакциите на термоядрения синтез, изисква огромно количество вложена енергия за нагряване или компресиране на гориво за термоядрен синтез.
Има три основни клона в областта на ядрения синтез: синтез с магнитно задържане (MCF), синтез на магнетизирана цел (MTF) и ICF.
За граждански приложения общността на термоядрения синтез смята базирания на токамак MCF за най-жизнеспособния кандидат за източник на енергия. Приблизително 35 държави по света в момента си сътрудничат за реализиране на енергия от термоядрен синтез в най-големия токамак в света, Международния термоядрен експериментален реактор (ITER), който се намира във Франция. Междувременно ICF и MTF са отдалечени варианти за осъществими източници на енергия поради безброй технически и икономически предизвикателства. Например, технически е предизвикателство да се поддържа еднаквостта на лазерите, когато се опитват да ударят горивна капсула. Разходите, свързани със създаването на правилните условия за постигане на запалване чрез термоядрен синтез чрез кондензатори или високоенергийни лъчи, са твърде значителни, за да бъдат компенсирани от постижимото в момента ниво на производство на енергия.
По отношение на военните приложения, делящите се и термоядрените материали се изгарят за микро или наносекунди при висока топлина и налягане в ядрени експлозивни устройства. В това отношение MCF далеч не е приложим за военна употреба поради зависимостта си от термоядрено гориво с ниска плътност и изисква дълго време на задържане.[2] Въпреки това, ICF крие по-значителни рискове от разпространение. Използването на рентгенови лъчи в ICF с индиректно задвижване е сравнимо с имплодирането на вторичния етап на термоядрените устройства. Първичният етап на делене на термоядрено оръжие генерира рентгенови лъчи, които компресират вторичния етап и водят до термоядрен взрив.
Учените в областта на оръжията могат да сравняват своите кодове за симулация на ядрени оръжия с данните, събрани от ядрените опити, проведени в миналото. След това програмите за симулация и данните, които са били придобити наскоро от експерименти на ICF, могат да осигурят на учените способността да изследват вътрешните операции на термоядрени или усилени оръжия отвъд текущото разбиране на характеристиките на дизайна, без да изискват допълнителни пълномащабни ядрени тестове. Като пример за ICF за военни приложения, Националното съоръжение за запалване (NIF) в лабораторията Lawrence Livermore провежда ICF експерименти с непряко задвижване и компютърни симулации в подкрепа на програмата на САЩ за управление на запасите (SSP).
Свързаните с MTF експерименти могат да помогнат на оръжейните учени да разберат неизследваните характеристики на йонизираното термоядрено гориво като цяло. За по-специфични приложения за оръжия, едно проучване предполага, че MTF с високо експлозивно задвижване има потенциала да помогне при разработването на чисти термоядрени бомби. Това проучване илюстрира, че едно MTF устройство с около три метрични тона тегло може да произведе около 2,5 тона добив. Това означава, че базираната на MTF бомба с чист синтез няма предимство пред конвенционалните експлозиви по отношение на съотношението производителност към тегло, въпреки че добавянето на естествен уран в устройството може да доведе до незначително предимство. Бившият Съветски съюз се опита да разработи чисти термоядрени бомби с високо експлозивно задвижване MTF без резултат.
Фигура 1. Илюстрация на ICF с непряко задвижване.
Фигура 2. Още една илюстрация на ICF с непряко задвижване.
Фигура 3. Илюстрация на машина за токамак.
Изследване на термоядрен синтез на Северна Корея
От 1991 г. до 2017 г. както в академичните среди, така и в държавните медии имаше доказателства за усилията на Северна Корея да развие и трите сегмента от своята програма за ядрен синтез. Някои от ключовите констатации от анализа на информацията с отворен код са изброени по-долу.
Първо, Северна Корея е провеждала изследвания върху MCF през последните три десетилетия. Между 1991 г. и 2010 г. Journal публикува около десет статии за MCF, главно изследващи характеристиките на магнитните полета в токамак с определени размери.[3] През 2010 г. държавните медии на Северна Корея съобщиха, че правят „пробив към развитието на нова енергия“, което може да се отнася до техния технологичен напредък в изследванията на MCF. Севернокорейски учени от технологичния университет Ким Чаек твърдят, че страната е изграждала термоядрена електроцентрала в провинцията през 2015 г., въпреки че не са намерени доказателства за такова съоръжение. Между 2016 г. и 2017 г. севернокорейски учени подновиха изследванията си върху термоядрения синтез с особен фокус върху икономическата ефективност на термоядрения реактор.[4] Броят на източниците, цитиращи изследвания и разработки, свързани с MCF, показва, че Северна Корея е съсредоточила по-голямата част от усилията си в преследването на MCF сред трите основни клона на термоядрените технологии.
Второ, Северна Корея изглежда е положила скромни усилия в технологиите за синтез с военен потенциал, като MTF и ICF. Между 2005 и 2017 г. Journal публикува четири статии на MTF. Две от които бяха озаглавени: „Относно симулацията на някои параметри в процеса на имплодиране на метална обвивка за сливане на магнетизирана цел (MTF)“ през 2017 г. и „Математическа симулация на процеса на електромагнитно компресиране на металната обшивка“ през 2011 г. [5] Проучването от 2017 г. твърди, че резултатът от компютърните симулации на Северна Корея отговаря на условията за запалване от термоядрен синтез и че те са успели да създадат система за симулиране на процеса на имплозия на MTF [6]. Междувременно севернокорейските изследвания върху MTF използват MTF, задвижван от кондензаторни батерии, вместо MTF, задвижван с високо експлозивно вещество, което показва, че севернокорейските изследвания на MTF може да не са предназначени за чисти термоядрени бомби. [7]
По отношение на ICF, Journal публикува едно проучване през посочения по-горе период. През 2017 г. статията „Изследване на математическото моделиране за числена симулация на индиректно управлявани ICF цели“ твърди, че фундаменталните изследвания за ядрена енергия трябва да бъдат насърчавани, за да се разреши затруднената енергийна ситуация в страната.[8] Авторът на изследването твърди, че проектът е избрал ICF с индиректно задвижване пред ICF с директно задвижване поради техническите предизвикателства, свързани с директния подход.[9] Както беше посочено по-рано обаче, ICF с непряко задвижване се използва най-вече за военни приложения. Следователно е невъзможно напълно да се изключи потенциалният военен аспект на изследванията на ICF на Северна Корея, въпреки публичните твърдения на Севера. Това, което беше събрано от севернокорейските списания, е, че страната има за цел да разработи програма за симулация, специализирана в ICF с непряко задвижване, тъй като няма публично достъпна програма за симулация за ICF с индиректно задвижване.
Трето, основните етапи на програмата за термоядрен синтез на Северна Корея съвпадат с някои от нейните разкази за термоядрения синтез и ядрените опити. Например, по времето, когато Северна Корея обяви успех в постигането на енергия от термоядрения синтез (2010 г.), Journal публикува безпрецедентен брой проучвания за MCF, в сравнение с други периоди, когато само случайни проучвания, свързани с MCF, се появяват. През 2016 и 2017 г. Северна Корея проведе заявените от нея тестове на водородна бомба. През този период Северна Корея публикува гореспоменатите проучвания за ICF и MTF с непряко задвижване.[10]
В заключение, ние знаем, че Северна Корея изучава ядрения синтез поне от 1991 г. Изглежда, че приоритетният ред на Северна Корея е разработването на MCF, следван от MTF и след това ICF, както се вижда от броя на публикациите и годините на усилия за научни изследвания. Това може да има както граждански, така и военни цели, както се вижда от текущите ядрени дейности, базирани на делене в страната. Въпреки това, MTF и ICF може да имат потенциала да помогнат на севернокорейските учени да разберат физиката, свързана с оръжията, и да напреднат в програмата си за ядрени оръжия. Струва си да се отбележи, че скорошните усилия на Северна Корея изглежда са фокусирани върху разработването на симулационни програми за ICF с индиректно задвижване.
Последствия
Ако бъде реализирана, потенциалната военна цел на севернокорейската програма за ICF може да бъде разработването на система за напредък, усъвършенстване и поддръжка на запасите от оръжия, без да е необходимо да се провеждат пълномащабни ядрени опити. Както беше посочено по-рано, страните, които вече имат опит с ядрени тестове, могат да подобрят разбирането си за физиката на оръжията и сигурно да поддържат своите оръжейни програми без допълнителни тестове чрез експерименти на ICF. През 2017 г. Северна Корея заяви, че нейният тест за ядрено оръжие е извършен, за да потвърди „точността и надеждността на технологията за контрол на мощността и вътрешния структурен дизайн“, която е разработена от предишния тест на „пилотната водородна бомба“ през 2016 г. Ако Северна Корея събере достатъчно данни от тестване от контролирана среда и използва тази информация за бъдещи симулации на ICF, може вече да не изисква допълнителни подземни тестове.
Въпреки това, най-малко три големи предизвикателства може да попречат на способността на Северна Корея да придобие способност за управление на оръжия, сравнима с тази на други държави с ядрени оръжия. Първо, Северна Корея може да не е събрала достатъчно данни за поддържане на своите запаси без допълнителни тестове. Например Франция прецени, че ще са й необходими около седем или осем теста, за да се гарантира висока увереност в безопасността на нейните термоядрени устройства TN-75 за оборудването им за балистични ракети, изстрелвани от подводници (SLBMs); следователно два теста от Северна Корея може да не са достатъчни. Междувременно Северна Корея проведе само два термоядрени теста, което може да наложи допълнителни тестови данни.
Второ, Северна Корея може да не е в състояние да си позволи огромните разходи за изграждане на оборудване и съоръжения, свързани с ICF. Националните съоръжения за запалване в Националната лаборатория "Лорънс Ливърмор" в САЩ струват около 3,5 милиарда долара - сериозна сума за страна като Северна Корея.
Трето, и най-важното, ще бъде изключително трудно за Северна Корея да осигури суперкомпютри за симулации на оръжия при сегашния режим на санкции.[11]
Въпреки че Северна Корея може да е много години далеч от придобиването на способности, свързани с ICF, нейният успех в тази област допълнително би усложнил преговорите за денуклеаризация в бъдеще. Например администрациите на Клинтън и Обама поддържаха позицията, че експериментите на ICF не са забранени съгласно Договора за всеобхватна забрана на ядрените опити (CTBT). Това предполага, че подписването на ДВЗЯО няма да бъде трудно договаряне за Северна Корея в преговорите за денуклеаризация, докато подобен жест от страна на Северна Корея може да изисква огромни дипломатически и икономически отстъпки от контрагентите.
За да попречат на Северна Корея да разработи ICF за военни цели, бъдещите усилия за неразпространение може да се наложи да използват по-добре съществуващата рамка за неразпространение като незабавна и практична стъпка. С други думи, може да се наложи държавите да обърнат по-голямо внимание на трансферите на елементите, необходими за изследване на ICF, в Северна Корея чрез засилено прилагане на санкциите и контрола върху износа. Целевите елементи, предмет на текущата рамка за неразпространение, включват, но не се ограничават до: материали за синтез, като деутерий, тритий и литий; данни и програми, свързани с ядрени опити и ICF експерименти; Компютри от висок клас; Тестово оборудване за ядрени експлозивни устройства; и мълчаливо знание и техническа помощ за изследвания на ICF.
Тези контроли трябва да обхващат както материални, така и нематериални средства като форми на трансфер на технологии. Едно от подходящите места за такива нематериални трансфери на технологии (ITT) е международното научно сътрудничество, включващо изследователи, свързани със севернокорейски академични институции, както експертната група, съветваща Комитета по санкциите на Съвета за сигурност на ООН относно Северна Корея, посочи в последния си годишен доклад.
Фигура 4. Преглед на севернокорейската програма за синтез и свързаните с нея събития.
