前言

本書研究和分析了20世紀40年代以來核取證分析的學科發展及其在國際與事務中的具體應用。書中所用語言和方法，旨在向非專業讀者揭示核取證問題及其潛在應用。1945年7月16日，美國在新墨西哥行了全球核試驗。隨後，在日本兩個人口密集的城市(廣島和長崎)發生了第二次和第三次核爆炸。七十多年來，核能軍事應用已成為國家政策的一部分，同時也是國際與備受關注的議題之一。1945年後，許多國家意識到需要了解核武器對戰爭和政治的影響，且越來越多的國家開始發展其國家核能力，有的甚行了核武器生產與試驗。了解核武器作用和影響的出發點是了解核材料行核材料生產，行核武器試驗，不可能不向環境釋放一些(即使少量的）核物質及其他放射性物質。當這些核物質或放射性物質釋放後，可將其收集行分析。自20世紀40年代起，情報部門一直在探索深入了解核材料的方法和手段，並耗費大量精力研發適用於全球核爆炸和核材料生產的探測與監測能力及各種高靈敏度分析技術。冷戰後，核領域的國際合作變得至關重要並第一次成為可能。蘇聯解體後，許多非法核材料交易案件被曝光，其括可直接用於核武器的材料。1990年至199pan>年海灣戰爭後，伊拉克未公開的核武器計劃被發現，全面、深入了解全球核發展的需求更加迫切。國際合作使得各種核情報技術被用於新的（通常較少受限制的）環境。諸如合作性威脅降低計劃、加強國際原子能機構(International Atomic Energy Agency，IAEA)核保障監督體繫的倡議、1996年《全面禁止核試驗條約》的廣泛核查機制等創新框架，均豐富了國際社會分析核材料及其他放射性材料的方法。出於目的的放射性材料分析，已經從大多數機密的情報領域擴展至各種開放性的科學研究和同行評議期刊。得益於3次核峰會上多國層的政治支持，全球從事放射性材料分析的實驗室的數量與日俱增，鋻於相關分析方法的成熟和普及，是時候將核取證(分析)視為一門獨立的科學學科。在核取證分析領域的國際合作，已經找到了敏感信息可能會被披露的管控方法，並以這種方式在國家團體(

Ian Anthony 博士

斯德哥爾摩國際研究所(SIPRI)主任

20pan>年6月於斯德哥爾摩

第1章 引言Vitaly Fedchenko核科學發展伊始，便提出核能既可用於制造威力的武器，也可用於發電和發熱。早在1903年，人們就曾估算了原子核的能量，同年，歐內斯特 盧瑟福(Ernest Rutherford)提出，“如果能找到某種適當的，則可以想像在物質中有可能會引發一繫列原子裂變，它的確可使這個舊世界灰飛煙滅”1。*早使用術語“原子彈”的，可能並不是科學家，而是英國科幻小說家威爾斯(H. G. Wells)。1913年，威爾斯在小說《解放全世界》(The World Set Free)中描繪了“原子能”的運輸和工業應用，以及研制在全球戰爭中用於摧毀大城市的“原子彈”2。正如歷史學家托馬斯? ?鮑沃斯(Thomas Powers)曾指出的那樣，“在人類耗資研制第一枚原子彈三十年前，原子彈就已得名”3。事實上，第一枚核武器於1945年試，比1954年第一座核電站並網發電早了幾十年4。盡管核能有著巨大的軍事和工業潛能，但多年來一直未被證實。核能雙重用途(軍用和民用)問題的巨大重要性，無疑引起了世界大國政府的密切關注，並很快將其列入“國家”範行開發部署5。1.1 國家政策與核材料分析20世紀40年代，以英國和美國，許多國家相繼制定了關於核材料應用的國家政策。這些政策主括三個相互影響的目標：核能軍事應用的發展與管控；尋找有核能力國家或非政府組織從事核擴散的方法途徑；一旦防核擴散失敗，盡可能完整地獲取與他國核計劃或核武庫相關的信息。實現第一個目標，主要是指本國的核武器生產。然而，在某些情形中，一國可能會為另一國制造核武器提供援助——例如，20世紀40年代英國曾幫助過美國，20世紀50年代蘇聯曾幫助過中國6。實現第二個目標，*的方法是在核材料和核技術轉讓中引入國際法律和制度屏障。與此同時，實現第三個目標主要是依托各種國家情報機構7。這些國家政策的實施，逐步發展成各種國家際條約。例如，國家核武庫的發展，導致了國際核軍備控制條約的締結及履約核查需求的出現。與之類似，防止核材料和核技術轉移的努力，形成了今天的防核擴散機制：盡管各國的核設施屬國家所有，但大多數核設施必須接受各種國際條約和協定的強制監管和約束8。1968年的《不擴散核武器條約》(Non-Proliferation Treaty，NPT)是這一機制的法律和政治基礎9。該條約規定大多數國家必須執行國際原子能機構(International Atomic Energy Agency，IAEA)的“保障監督”核查機制。將這一方法延伸至各種非政府組織，即所謂的“核”，主要是打擊非法核交易(即核走私)，*終打擊核恐怖主義威脅10。隨著國際核軍備控制和防核擴散條約的不斷發展，各種情報機構、方法和設施也開始以一種新的方式服務於前兩項政策目標。各類國際條約開始寫入了希望在核查中運用國家技術手段(national technical mean，NTM)以及禁止干擾和以任何方式阻礙其使用的條款11。相關的多邊條括1963年的《部分禁止核試驗條約》(Partial Test-Ban Treaty，PTBT)和1996年的《全面禁止核試驗條約》(Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty，CTBT)12。在《不擴散核武器條約》文本中，盡管並未明確討論各種國家技術手段的使用，但各締約國可以向IAEA提供其自認為與各種核保障監督目的相關的他國信息13。蘇美或俄美的一些雙邊條約括1974年的《限當量禁核試條約》(Threshold Test-Ban Treaty，TTBT)、1991年的《美蘇關於削減和限攻性戰略武器條約》(Treaty on the Reduction and Limitation of Strategic Offensive Arms，START I)和2010年的《美俄關一步削減和限攻性戰略武器措施的條約》(Treaty on Measures for the Further Reduction and Limitation of Strategic Offensive Arms，New START)，也都允許在條約執行過程中使用各種國家技術手段14。大多數情形中，為了實現既定的設計目標，相應的政策和法律不得不將放在核材料上，其次是放射性材料，而不是著眼於相關設備。其原因顯而易見：核材料是核能產生的源頭。按照定義，核材料存在於核燃料循環的各個階段和核武器中，且往往伴隨有其他的放射性材料。此外，一個普遍的共識是，在制造核爆炸裝置中，*困難、成本高昂的步驟是生產足夠數量所需品質的核材料。因此，核材料和放射性材料分析往往是許多與核能軍事應用相關技術和科學方法的關鍵組成部分。核燃料循環是指在核電或核材料生產過程中所涉及的一整套與核材料流緊密聯繫的核設施和核活動15。核材料可被想像成通過一套管網從一個設施“流向”另一個設施，期間，核材料的化學和物理性質不斷發生變化，從礦石轉變為核燃料，繼而轉變為廢物16。燃料循環的每一步或核材料的每一次使用，將不可避免地在材料中留下相應的“印記”。換句話說，核材料會保留某些與過去曾經歷過的事情或原始狀態有關的信息。這是可能的，因為在現實中，對於有限數量的、已有的核材料種類，僅有為數不多的物理和化學處理工藝可供使用，在大多數情形中，研究人員知道——至少可大概知道——相關的處理工藝和材料是什麼。因此，從理論上講，在某一事件後對核(或放射性)材行分析，可給出關於所研究事件的信息(與這些核取證指紋特征相關的更多信息，詳見第5章和第6章)。不言自明，開展核材料及其他放射性材料測量與分析，對於實現上述三項國家政策目標具有必不可少的重要意義。1.2 核取證分析作為一個統稱術語本書旨在描述核材料及相關放射性材料測量和分析在各種核能潛在軍事應用中的運用，是在前面提到過的三個目標中的運用：核武器研發與軍備控制；防核擴散與核；核查與情報。某些測量和分析技術多年來已經以一種孤立形式在這些應用中得以運用，一直未將其明確地相互聯繫在一起。然而，隨著所涉及的各種技術的日漸成熟和普及，是時候將其視為一門獨立的科學學科。在此，我們建議將這門新學科稱為“核取證分析”或“核取證”。這是對已有術語的一種擴展和延伸括了所有旨在國家目的、涉及核材料分析的應用。術語“核取證分析”和“核取證”的*早提出，可能與20世紀90年代初為應對開始出現的核走私問題的大背景有關17。對早期這類案件的調查和起訴，要求相關技術的發展和應用，以分析所涉及的核材料而為法庭提供所需證據——因此取名術語“取證”。《牛津英語詞典》將“取證(forensic)”定義為“與法庭有關或用於法庭，適用於或類似於法庭證據”18。更廣泛地說，在專業文獻中，“取證”被認為是“將科學用於法律”19。盡管這種定義更多的是與國內法律有關，但也可被解釋為涉及各種國際法和規則，是各種國際條約。甚至可將術語“取證一步延伸括各種政策的實施。政策和法律的設計有時是為了實現相同的目標，隻不過二者在立法和執行強制性方面的程度不同而已。2006～2015年，IAEA將“核取證(nuclear forensics)”定義為：“對截獲的非法核材料或放射性材料及任何相關材行分析而為核歸因提供證據”。其中，“歸因”(attribution)是指確定非法活動所用核材料或放射性材料的源頭而確定涉及這類材料的原產地和運輸途徑的過程，*終促成對相關責任方的控訴”20。2015年，IAEA又再次細化了“核取證”定義，即“在與核相關的國際內法的法律訴訟背景下，對核材料或其他放射性材料，或受放射性核素沾染的證據行檢查”21。這些定義被用於IAEA除核保障監督活動之外、與核相關的專門事務中22。然而事實上，在打擊非法核交易中所用到的各種分析技術，在其他領域也具有更大的潛力，且多年來一直在被廣泛運用。將術語“核取證分析”延伸至涵蓋國家的各個方面，而不僅僅隻是違反國內法律，有時被批評為援引了過多的刑事學涵義。有人也曾提出“核材料分析”等備選術語。例如，在俄羅斯，術語“核取證分析”通常適用於犯罪或非法活動，術語“專家技術核分析”則適用於其他情形23。在此，之所以采用術語“核取證分析”，是因為與任何其他的短語相比，其用意更為廣泛。例如，關於核取證(狹義)的教材討論了如何運用這門學科來確定恐怖主義襲擊中所用核爆炸裝置的來源，但這樣做將不可避免地會羅列關於裝置性能的參數信息，顯然，這與軍備控制、裁軍和情報領域的信息息息相關24。這或許並不是一種巧合，因為核材料的性質與其應用的政治背景無關。為了囊括所述技術所有可能的應用，本書采用了方框1.1中給出的廣義定義。這些定義及其他的定義也含於術語表中。方框1.1 定義a核取證分析(或核取證，nuclear forensic analysis)是指對某一核材料或放射性材料樣品及任何相關信行分析而為確定該材料的歷史提供證據。核取證分括分類、表征、核取證解譯和重建。分類(categorization)是指將感興趣的樣品快速分配給某一預定的小組，以便決定對其一步處理。表征(characterization)是指確定(即，測定)某一樣品的特征。樣品表征通常涉素分析，往括對核材料(即鈾或鐶)和選定的次要組分(如，鉛)的同位素分析。此外，樣品表征括物理表征，例如，測量固體樣品的關鍵尺，或測定粉體樣品的粒徑和形狀分布b。核取證解譯(nuclear forensic interpretation)是指將樣品特征與各種已知的材料生產、加工和使用方法信行關聯的過程。核取證解譯過程所得到的信息是核取證實驗室的*終產品。重建(reconstruction)是指利用核取證解譯得到的信息，結合其他所有可用信息(例如，源自對樣品相關非核證據的取證分析，或源自各種情報源)，盡可能完整地確定核材料、放射性材料或某一事件的歷史的過程。在非法核交易和核恐怖主義事件調查中，該階段也被稱為歸因(attribution)。a The definitions of ‘nuclear forensic analysis’， and ‘reconstruction’， were developed in cooperation with Dr James Acton on the basis of the definitions in International Atomic Energy Agency (IAEA)， Nuclear Forensics Support: Reference Manual， IAEA Nuclear Security Series no. 2， Technical Guidance (IAEA: Vienna， 2006)。b IAEA (note a)， pp. 3-4；Mayer， K.， Wallenius， M. and Ray， I.， ‘Tracing the origin of diverted or stolen nuclear material through nuclear forensic investigations’， eds R. Avenhaus et al.， Verifying Treaty Compliance: Limiting Weapons of Mass Destruction and Monitoring Kyoto Protocol Provisions (Springer