Úvod
Jaderné ambice Severní Koreje sloužily dvěma účelům: jaderné energii pro soběstačnost a jaderné zbraně pro vojenskou sílu. To bylo prokázáno jeho současnými jadernými aktivitami založenými na štěpení – výrobou štěpného materiálu a prováděním šesti podzemních testů jaderných výbuchů. Přinejmenším od roku 1991 však existují důkazy v severokorejských médiích a vědeckých časopisech, jako je Journal of Kim Il Sung University (dále jen „Journal“). , že země také usiluje o jadernou fúzi. Jedná se o další technologii dvojího použití, která by mohla být použita jak pro civilní výrobu energie, tak pro získávání schopností souvisejících se zbraněmi.
Z mnoha možných aplikací v oblasti výzkumu fúze pomáhá inerciální fúze (ICF) státům se zkušenostmi s jaderným testováním rozvíjet jejich zbrojní program, aniž by musely provádět další testy v plném rozsahu. Severní Korea začala pracovat na studii ICF v době, kdy prohlašovala úspěch při provádění testů termonukleárních zbraní. I když to není jediná fúzní technologie, kterou země zkoumá, zdá se, že bezprostředním cílem jejího výzkumu ICF je vývoj počítačového simulačního programu, který lze použít jako součást systému řízení zásob.
Schopnost ICF v Severní Koreji se zdá být prozatím v zárodečném stádiu a existuje mnoho problémů, pokud jde o skutečné získání plné kapacity ICF, ve které by bylo možné provádět experimenty. Potenciální aplikace fúzních technologií na zbrojní program země jsou však dostatečné k tomu, aby zaručily větší uplatňování sankcí v akademické sféře, které pomohou bránit potenciálním ambicím Severu v oblasti fúze.
Fusion Technologies a jejich aspekty dvojího použití
Fúzní reakce mezi lehkými prvky, jako je deuterium, tritium a helium-3, vytváří různé prvky a uvolňuje energii. Fúzní reakce obvykle probíhají při extrémně vysokých teplotách a často pod velkým tlakem. Takové extrémní podmínky lze snadno splnit v jaderných výbušných zařízeních kvůli obrovskému teplu a tlakům generovaným štěpnými reakcemi. Pokročilé jaderné zbraně, jako jsou termonukleární a zesílená zařízení, využívají fúzní mechanismy ke zvýšení jejich výnosů a účinnosti využití štěpného materiálu. V civilní oblasti vyžaduje vytváření podmínek, které jsou příznivé pro fúzní reakce, obrovské množství energie vložené do ohřevu nebo stlačování fúzního paliva.
V oblasti jaderné fúze existují tři hlavní větve: magnetická fúze (MCF), fúze magnetizovaných cílů (MTF) a ICF.
Pro civilní aplikace považuje fúzní komunita MCF na bázi tokamaku za nejschůdnějšího kandidáta na zdroj energie. Přibližně 35 států po celém světě v současnosti spolupracuje na realizaci fúzní energie v největším tokamaku na světě, Mezinárodním termonukleárním experimentálním reaktoru (ITER), který se nachází ve Francii. Mezitím jsou ICF a MTF vzdálenými možnostmi, jak být proveditelnými zdroji energie kvůli nesčetným technickým a ekonomickým výzvám. Například je technicky náročné udržet jednotnost laserů při pokusu o zasažení palivové kapsle. Náklady spojené s vytvořením správných podmínek pro dosažení fúzního zapálení prostřednictvím kondenzátorů nebo vysokoenergetických paprsků jsou příliš významné na to, aby je kompenzovala aktuálně dosažitelná úroveň energetického výstupu.
Pokud jde o vojenské aplikace, štěpné a fúzní materiály jsou spáleny během mikro nebo nanosekund za vysokého tepla a tlaku v jaderných výbušných zařízeních. V tomto ohledu není MCF zdaleka použitelný pro vojenské použití, protože je závislý na fúzním palivu s nízkou hustotou a vyžaduje dlouhou dobu zadržení.[2] ICF však představuje významnější rizika proliferace. Využití rentgenového záření v ICF s nepřímým pohonem je srovnatelné s implozí sekundárního stupně termonukleárních zařízení. Primární štěpný stupeň termonukleární zbraně generuje rentgenové záření, které komprimuje sekundární stupeň a má za následek termonukleární explozi.
Vědci zabývající se zbraněmi mohou porovnávat své simulační kódy jaderných zbraní s údaji získanými z jaderných testů provedených v minulosti. Simulační programy a data, která byla nově získána z experimentů ICF, pak mohou poskytnout vědcům schopnost zkoumat vnitřní operace termonukleárních nebo posílených zbraní nad rámec současného chápání konstrukčních prvků, aniž by vyžadovaly další rozsáhlé jaderné testy. Jako příklad ICF pro vojenské aplikace, National Ignition Facility (NIF) v Lawrence Livermore Laboratory provádí experimenty ICF s nepřímým pohonem a počítačové simulace na podporu programu US Stockpile Stewardship Program (SSP.)
Experimenty související s MTF mohou pomoci vědcům zabývajícím se zbraněmi porozumět obecně neprozkoumaným charakteristikám ionizovaného fúzního paliva. Pokud jde o aplikace specifičtější pro zbraně, jedna studie naznačuje, že MTF s vysoce výbušným pohonem má potenciál pomoci při vývoji čistě fúzních bomb. Tato studie ukazuje, že zařízení MTF s asi třemi metrickými tunami hmotnosti by mohlo vyprodukovat asi 2,5 tuny výnosu. To znamená, že čistá fúzní bomba založená na MTF nemá oproti konvenčním výbušninám výhodu, pokud jde o poměr výnosu k hmotnosti, ačkoli přidání přírodního uranu do zařízení může přinést okrajovou výhodu. Bývalý Sovětský svaz se bezvýsledně pokoušel vyvinout čistě fúzní bomby s vysoce explozivním MTF.
Obrázek 1. Ilustrace ICF s nepřímým pohonem.
Obrázek 2. Další příklad ICF s nepřímým pohonem.
Obrázek 3. Ilustrace stroje na tokamak.
Výzkum fúze v Severní Koreji
Od roku 1991 do roku 2017 existují v akademických kruzích i státních médiích důkazy o úsilí Severní Koreje o rozvoj všech tří segmentů jejího programu jaderné fúze. Některá z klíčových zjištění z analýzy informací s otevřeným zdrojovým kódem jsou uvedena níže.
Za prvé, Severní Korea prováděla výzkum MCF za poslední tři desetiletí. V letech 1991 až 2010 publikoval Journal asi deset článků o MCF, které se zabývaly především charakteristikami magnetických polí v tokamaku s konkrétními rozměry.[3] V roce 2010 severokorejská státní média informovala o „průlomu směrem k rozvoji nové energie“, což může odkazovat na její technologický pokrok ve výzkumu MCF. Severokorejští vědci z Kim Chaek University of Technology tvrdili, že země stavěla fúzní elektrárnu na venkově v roce 2015, i když nebyly nalezeny žádné důkazy o takovém zařízení. V letech 2016 až 2017 severokorejští vědci obnovili svůj výzkum fúze se zvláštním zaměřením na ekonomickou efektivitu fúzního reaktoru.[4] Počet zdrojů citujících výzkum a vývoj související s MCF naznačuje, že Severní Korea zaměřila většinu svého úsilí na prosazování MCF mezi tři hlavní odvětví fúzních technologií.
Zadruhé se zdá, že Severní Korea vynaložila skromné úsilí v oblasti fúzních technologií s vojenským potenciálem, jako jsou MTF a ICF. V letech 2005 až 2017 Journal publikoval na MTF čtyři články. Dva z nich byly nazvány: „O simulaci některých parametrů v procesu implodování kovové vložky pro fúzi magnetizovaného cíle (MTF)“ v roce 2017 a „Matematická simulace procesu elektromagnetické komprese kovové vložky“ v roce 2011.[5] Studie z roku 2017 tvrdí, že výsledky severokorejských počítačových simulací splnily podmínky pro zážeh fúze a že se jim podařilo vytvořit systém pro simulaci procesu imploze MTF.[6] Mezitím severokorejské studie MTF využívaly MTF řízené kondenzátorovou bankou namísto MTF poháněné vysoce výbušninami, což naznačuje, že severokorejský výzkum MTF nemusel být určen pro čistě fúzní bomby.[7]
Pokud jde o ICF, Journal publikoval jednu studii během výše uvedeného období. V roce 2017 článek „Výzkum matematického modelování pro numerickou simulaci nepřímo řízených cílů ICF“ tvrdil, že by měl být podporován základní výzkum pro jadernou energetiku, aby se vyřešila napjatá energetická situace v zemi.[8] Autor studie tvrdí, že projekt zvolil indirect-drive ICF před direct-drive ICF kvůli technickým problémům spojeným s přímým přístupem.[9] Jak již bylo uvedeno dříve, ICF s nepřímým pohonem se většinou používá pro vojenské aplikace. Proto není možné zcela vyloučit potenciální vojenský aspekt severokorejského výzkumu ICF navzdory veřejným tvrzením Severu. Ze severokorejských časopisů vyplynulo, že tato země si klade za cíl vyvinout simulační program specializovaný na ICF s nepřímým pohonem, protože neexistuje žádný veřejně dostupný simulační program pro ICF s nepřímým pohonem.
Za třetí, milníky severokorejského fúzního programu se shodují s některými jeho příběhy o fúzi a jaderných testech. Například v době, kdy Severní Korea prohlašovala úspěch v dosažení energie z jaderné syntézy (2010), Journal publikoval bezprecedentní počet studií o MCF ve srovnání s jinými obdobími, kdy se objevovaly pouze příležitostné studie související s MCF. V letech 2016 a 2017 provedla Severní Korea své nárokované testy vodíkové bomby. Během tohoto období Severní Korea zveřejnila výše uvedené studie o nepřímém pohonu ICF a MTF.[10]
Shrneme-li to, víme, že Severní Korea studuje jadernou fúzi přinejmenším od roku 1991. Zdá se, že prioritou Severní Koreje je vývoj MCF, následovaný MTF a poté ICF, jak dokládá počet publikací a léta úsilí o vědecký výzkum. To může mít civilní i vojenské účely, jak dokládají současné jaderné aktivity v zemi založené na štěpení. MTF a ICF však mohou mít potenciál pomoci severokorejským vědcům pochopit fyziku související se zbraněmi a pokročit v jejich programu jaderných zbraní. Stojí za zmínku, že nedávné úsilí Severní Koreje se zdá být zaměřeno na vývoj simulačních programů pro ICF s nepřímým pohonem.
Důsledky
Pokud si to uvědomíme, potenciálním vojenským účelem severokorejského programu ICF by mohl být vývoj systému pro rozvoj, zdokonalení a údržbu zásob zbraní, aniž by bylo nutné provádět úplné jaderné testy. Jak již bylo uvedeno, země, které již mají zkušenosti s jadernými testy, mohou zlepšit své znalosti fyziky zbraní a bezpečně udržovat své zbrojní programy bez dalších testů prostřednictvím experimentů ICF. V roce 2017 Severní Korea uvedla, že její test jaderné zbraně byl proveden za účelem ověření „přesnosti a důvěryhodnosti technologie řízení výkonu a vnitřního konstrukčního návrhu“, který byl vyvinut z jejího předchozího testu na „pilotní H-bombě“ v roce 2016. Pokud Severní Korea shromáždí dostatek testovacích dat z kontrolovaného prostředí a použije tyto informace pro budoucí simulace ICF, nemusí již vyžadovat další podzemní testy.
Nicméně nejméně tři hlavní problémy mohou bránit schopnosti Severní Koreje získat schopnost řídit zbraně srovnatelnou se schopnostmi jiných států s jadernými zbraněmi. Za prvé, Severní Korea možná neshromáždila dostatek údajů pro udržení svých zásob bez dalšího testování. Například Francie usoudila, že bude potřebovat asi sedm nebo osm testů, aby zajistila vysokou důvěru v bezpečnost svých termonukleárních zařízení TN-75 pro jejich vybavení pro balistické střely odpalované z ponorek (SLBM); proto dva testy provedené Severní Koreou nemusí být dostatečné. Mezitím Severní Korea provedla pouze dva termonukleární testy, které mohou vyžadovat další testovací data.
Zadruhé, Severní Korea si možná nebude moci dovolit obrovské náklady na výstavbu vybavení a zařízení souvisejících s ICF. National Ignition Facilities v Lawrence Livermore National Laboratory v USA stojí asi 3,5 miliardy dolarů – což je na zemi, jako je Severní Korea, nemalá částka.
Za třetí, a co je nejdůležitější, pro Severní Koreu by bylo extrémně obtížné pořídit si superpočítače pro simulace zbraní v rámci současného sankčního režimu.[11]
I když Severní Korea může být mnoho let daleko od získání kapacit souvisejících s ICF, její úspěch v této oblasti by v budoucnu dále zkomplikoval jednání o denuklearizaci. Například Clintonová prostřednictvím Obamovy administrativy zastávala stanovisko, že experimenty ICF nejsou zakázány podle Smlouvy o všeobecném zákazu jaderných zkoušek (CTBT). To naznačuje, že podpis CTBT by pro Severní Koreu při jednáních o denuklearizaci nebyl tvrdým vyjednáváním, zatímco takové gesto Severní Koreje může vyžadovat obrovské diplomatické a ekonomické ústupky od protistran.
Aby bylo možné zabránit Severní Koreji ve vývoji ICF pro vojenské účely, budoucí úsilí o nešíření může vyžadovat lepší využití stávajícího rámce nešíření jako okamžitý a praktický krok. Jinými slovy, státy možná budou muset věnovat větší pozornost přesunům prvků nezbytných pro výzkum ICF do Severní Koreje prostřednictvím posílené implementace sankcí a kontrol vývozu. Cílové prvky, na které se vztahuje současný rámec nešíření, zahrnují, ale nejsou omezeny na: materiály pro fúzi, jako je deuterium, tritium a lithium; data a programy související s jadernými testy a experimenty ICF; špičkové počítače; zkušební zařízení pro jaderná výbušná zařízení; a tiché znalosti a technická pomoc pro výzkum ICF.
Tyto kontroly by se měly vztahovat na hmotné i nehmotné prostředky jako formy přenosu technologií. Jedním z relevantních míst pro takové nehmotné transfery technologií (ITT) je mezinárodní vědecká spolupráce zahrnující výzkumníky přidružené k severokorejským akademickým institucím, jak uvedl ve své nedávné výroční zprávě Panel expertů, který radí sankčnímu výboru Rady bezpečnosti OSN vůči Severní Koreji.
Obrázek 4. Přehled severokorejského fúzního programu a souvisejících událostí.
