纽约市一个码头的海关检查员通过辐射扫描仪将一个刚从伊斯坦布尔卸下的密封货柜送来。里面似乎有十几辆新拖拉机。尽管探测器没有检测到辐射，但检查员还是打开了集装箱。他们的手持设备也没有辐射，所以他们允许容器离开。一名私人运输公司将其运往中西部的一个小城市。恐怖组织成员在那里取出了他们最后一批高浓缩铀，这些浓缩铀被藏在拖拉机发动机内的10个金属垫圈中，总共重两公斤。几个月后，一个产量为1000吨的简易核装置在洛杉矶引爆。爆炸、火灾和空气中放射性物质导致10多万人死亡。几乎所有运往美国的船只都被暂停，引发了金融危机。在法医和情报部门追踪到巴基斯坦和伊朗的密室后，中东地区开始了军事行动。
编辑注释
作者和编辑们一直小心翼翼，不暴露可能帮助恐怖分子的细节，或公开来源中不易获得的细节。
这些可怕的事件是刻骨铭心的吗？近年来，我们两人曾两次帮助美国广播公司新闻小组，该小组通过美国港口的辐射探测器走私了一个汽水罐大小的贫铀气瓶。这种材料并没有对任何人构成危险，但它确实释放出与可组装成核弹的高浓缩铀（HEU）相当的辐射特征。当你读到这篇文章时，布什政府和美国国会可能会考虑花费数十亿美元在港口和其他过境点安装额外的探测器，这些探测器也无法可靠地探测到我们的气瓶或类似数量的高浓缩铀。
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使用高浓缩铀建造的天然核装置是恐怖分子大规模毁灭的最大风险。9月11日袭击发生后，美国政府试图阻止核武器和核材料的走私。美国国土安全部（U.S.Department of Homeland Security）建立了所谓的“分层防御”，主要是围绕昂贵的辐射探测器建造的。
为什么关注检测？进入美国的集装箱数量之多令人震惊。集装箱大小不一，因此数量相当于标准20英尺集装箱或“24英尺当量单位”（TEU）。2005年，超过4200万标准箱进入美国港口。到2007年，国土安全部已经部署了数百个辐射入口监测器。它还要求国会提供更多先进的机器，但由于软件问题，10月份放弃了对这些设备进行进一步测试。虽然一些联邦官员和政府承包商声称这项技术将是有效的，但我们进行的分析表明，这些机器不会可靠地显示高浓缩铀。相反，政府必须将识别和消除或保护已知高浓缩铀库存的工作放在更高的优先地位，从源头上阻止潜在的问题。
易于隐藏
恐怖分子可能会偷窃、购买或获得组装好的核武器，从而造成严重破坏，但这种情况不太可能发生。完整的核武器通常比制造核武器所需的裂变材料更安全。一个更可能的途径是非法获取这种材料，这种材料现在分散在世界各地的许多民用、军事和航天动力设施中，然后走私到美国组装炸弹。两种裂变材料是主要关注的问题：钚和高浓缩铀。
要达到给定的爆炸当量，所需的钚比高浓缩铀少，但制造钚武器需要复杂得多的工程。如果在货物中运输，钚也更容易检测。高浓缩铀更容易处理，形成原油爆炸装置，在货柜中更难检测。此外，更多的高浓缩铀存在于更分散、更不安全的地方。据国际原子能机构称，1993年1月至2006年12月期间，全球发生了275起经证实的涉及核材料和犯罪意图的事件。其中4人涉及钚，14人涉及高浓缩铀。40多个国家拥有高浓缩铀，其中盗窃风险最高的是俄罗斯、其他前苏联国家和巴基斯坦的设施。哈佛大学（Harvard University）最近的一项研究得出结论，美国资助的安全工作尚未在曾是苏联一部分的国家中45%的受关注核设施上完成。
获取核材料是一个不小的挑战，但美国广播公司新闻的演习表明，将核材料走私到美国可能是一件简单的事情。2002年夏天，美国广播公司新闻部（ABC News）的一个部门将一根装有6.8公斤（15磅）贫铀钢瓶的含铅钢管放在一个标准集装箱内，成功地滑过美国海关和边境保护局（U.S.Customs and Border Protection）。这种材料不适合制造武器，但其化学特性与高浓缩铀的化学特性几乎相同。我们的组织自然资源保护委员会（NRDC）准备了屏蔽圆柱体。美国广播公司新闻组的工作人员将管子放在一个普通的箱子里，然后用火车从维也纳运送到伊斯坦布尔，这是一条模拟恐怖分子旅行的路线。新闻组在途中没有看到任何辐射探测设备。
到达伊斯坦布尔后，记者们将手提箱放在一个装饰性的箱子里，箱子旁边是一个大型金属集装箱中的巨型花瓶，该集装箱于7月10日乘船离开伊斯坦布尔。当集装箱抵达纽约斯塔顿岛时，美国国土安全部的海关官员将其定位为高风险货物，部分原因是其原产地，并将其标记为进行更彻底的检查。机器及其操作人员没有检测到铀。美国广播公司新闻（ABC News）于2002年9月11日（9/11袭击事件发生一年后）播出了该报道。
一年后，美国广播公司新闻（ABC News）重复了这个实验。这一次，行李箱被放在雅加达的一个集装箱内，里面装着其他家具的柚木箱子。集装箱于8月23日抵达加利福尼亚州长滩港。和以前一样，这批货物被海关人员盯上并检查过，但于9月2日被允许用卡车运送。美国广播公司新闻宣布，官员再次未能检测到贫化铀。故事播出后，海关查封了我们的气瓶，“处理”了它，并将我们中的一人（科克伦）列入了几个月的空中旅行观察名单。
探测器不足
2002年末，国土安全部开始安装第一代探测器系统，即辐射入口监测器（RPM）。尽管有美国广播公司新闻的报道，但仍有800多台机器及其后续设备被安置在有人值守的入境港、陆地边境口岸、机场、海港以及国际邮件和快递设施。这些机器是所谓的闪烁探测器，可以计算中子和伽马射线，但不测量其总能量。因此，这些仪器可以测量检测到的辐射强度，但无法测量辐射源的特征辐射光谱或特征。
为了揭示放射性物质，首先必须检测到辐射，然后还必须从货物中无害放射性物质产生的辐射中辨认出计数，从香蕉、巴西坚果和白薯到猫砂、飞机部件、玻璃和混凝土。这种自然背景辐射会因容器内容物的不同而发生显著变化。然而，RPM无法测量辐射源的特征辐射光谱，不可避免地会导致背景辐射源发出虚假警报，而在某些设施中，当前监测器的虚假警报率高达每天数百次。当警报触发时，海关人员必须对集装箱进行进一步扫描或手动检查，这增加了相当大的运输延误和成本。
进一步的测试由一个称为VACIS的伽马射线成像系统完成，该系统对容器内容物进行x射线扫描。海关官员还配备了小型寻呼机式个人辐射探测器。尽管所有这些传感器都在第二次ABC实验中出现，但没有一个检测到隐藏的铀。
鉴于RPM的不足，国土安全部于2006年宣布，将收购数百台第二代辐射探测器——先进的光谱门户（ASP）机器，仅硬件总价格就超过10亿美元。该系统既有伽马射线探测器，也有中子探测器，但也可以进行伽马射线光谱以显示辐射特征；当结合使用时，这些技术旨在通过将放射源识别为无害的放射性货物来降低假警报。2007年8月，乔治·W·布什总统签署了《2007年9月11日委员会法案实施建议》，该法案规定，在五年内，所有海运货物在装载到前往美国的外国港口的船只上之前都要进行扫描。还需要部署更多的探测器。
然而，这种做法是不可取的，因为即使是ASP机器也不可靠。在美国国防部内华达州试验场的机密试验中，没有证明他们能够可靠地检测屏蔽高浓缩铀。此外，由于软件问题，ASP机器在纽约和新泽西港务局安装时无法正常工作。事实上，2007年11月，《华盛顿邮报》披露，国土安全局本身也质疑这些机器的有效性。据该报报道，2006年9月，美国政府问责办公室（U.S.Government Accountability Office）的审计师指控，官员们大大夸大了这些工具的功能。一年后，责任办公室的另一项调查发现，官员们监督了ASP系统的泄露测试。2007年10月，国土安全局局长迈克尔·切尔托夫（Michael Chertoff）向国会请愿，为更多ASP拨款后，决定推迟新ASP的认证和进一步生产，直到问题得到解决。当这期《科学美国人》（Scientific American）杂志登上报摊时，美国国土安全局（Homeland Security）可能会向国会提交有关ASP探测器的新承包商绩效数据。鉴于这些机器错综复杂的历史，立法者将不得不决定是否继续为此类收购提供资金。
公平的代理人
国土安全部不喜欢美国广播公司的演习，并公开宣称，如果NRDC的贫铀弹是高浓缩铀，核查人员就会发现并截获它。我们不同意。我们的分析表明，即使用铅和钢轻轻屏蔽，贫化铀和高浓缩铀也具有同样微弱的辐射信号，并且无论哪一代监测器都同样难以检测到。
为了比较DU和HEU，我们计算了两者屏蔽和非屏蔽样品在不同距离的辐射粒子数和探测器剂量率，然后将这些数量与背景辐射进行比较。我们使用洛斯阿拉莫斯国家实验室使用的标准辐射分析软件和劳伦斯·利弗莫尔国家实验室提供的普通铀辐射数据进行了计算。
一些高浓缩铀含有极少量的同位素铀232，这种铀在天然铀中不存在，但在核反应堆中辐照高浓缩铀时产生。在美国和俄罗斯，大多数高浓缩铀都是从军用燃料中回收的铀中提炼出来的，因此受到微量铀232的污染。即使是极小的量，也只有不到十亿分之一（ppb）的辐射信号。
两个重要因素会降低RPM检测纯HEU或受污染HEU信号的能力：吸收辐射的屏蔽，以及源和探测器之间的距离。未屏蔽时，纯HEU和受污染HEU的计算剂量率大于DU。但在这两种情况下，大部分剂量都来自γ射线光谱中能量较低的部分，它很容易被屏蔽吸收。如果源被包裹在一毫米厚的铅层中，则来自不含铀的高浓缩铀232的辐射剂量率小于类似屏蔽的DU的剂量率。对于被2 ppb铀232污染并封装在同一屏蔽中的HEU，γ射线剂量率大约等于DU的剂量率。公共数据表明，大约一半的俄罗斯高浓缩铀的铀232浓度可能低于0.2 ppb，巴基斯坦和伊朗生产的所有高浓缩铀都可能不含同位素。
对于DU和HEU，发射的辐射随着距离源的距离而减小。我们计算出，对于不含铀232的轻屏蔽HEU（由一毫米厚的铅覆盖），在两米处的剂量率小于背景辐射的5%；对于被0.2 ppb污染的HEU，剂量率小于背景辐射的10%。在典型的入口监视器中，从标准集装箱中心到两侧探测器的距离大于两米。因此，如果有任何高浓缩铀被放置在集装箱中心附近，RPM或新的ASP都无法将大多数屏蔽高浓缩铀与俄罗斯区分开来。
我们的工作表明，DU在测试国土安全局检测走私核武器材料的能力方面是高浓缩铀的良好替代品。如果我们的测试弹头是HEU，RPM就不会检测到它，下一代ASP也不会检测到。
够装炸弹了
更糟糕的是，可以想象恐怖分子会通过运输比我们使用的鼻涕更小的东西将高浓缩铀走私到美国。那么，问题是，是否可以将小块高浓缩铀组装成具有大量爆炸当量的天然炸弹。
大多数现代核武器都是基于内爆：引爆常规炸药，将核材料压缩得如此之好，以至于核材料会在失控的裂变连锁反应中爆发。由于这种装置的复杂性，恐怖分子秘密行动不太可能装配这种装置。然而，更简单的枪状设计可能是有效的；两个次临界的高浓缩铀被压在一起，形成了一个超临界质量。1945年，“小男孩”号原子弹在广岛投下，通过向第二个次临界碎片发射一个次临界弹片，在一毫秒内聚集了大约65公斤的高浓缩物。
然而，自那时以来，核材料的“质量”不断提高，以至于1987年诺贝尔物理学奖得主、曼哈顿计划科学家路易斯·阿尔瓦雷斯（Luis Alvarez）指出，如果恐怖分子拥有现代武器级铀，他们“只要把一半材料扔到另一半上，就很有可能引发高产量爆炸。”为了验证这一说法，我们模拟了小男孩设计与阿尔瓦雷斯描述的简易核装置之间的差异。
我们再次使用了Los Alamos软件代码，并根据公开的设计信息以及枪支组件中HEU的两种简单配置，对小男孩的产量进行了建模。我们的建模表明，对于炸药驱动的火炮组件，获得1千吨炸药当量所需的最小数量将大大低于小男孩的高浓缩铀数量。最令人不安的是，在数量较大的情况下，通过将一块高浓缩铀滴到另一块高浓铀上，可以以大于50%的概率获得1000吨的产量，这证实了阿尔瓦雷斯的说法。设计高浓缩铀炸弹似乎非常简单。因此，唯一真正的障碍是秘密收集足够的材料。
更有效的对策
鉴于入口监测器在检测走私高浓缩铀方面的困难，阻止任何秘密流入至关重要。美国政府基本上有四种选择：依靠情报识别和围捕核走私者；从源头上消除高浓缩铀；巩固和维护HEU；或在跨越国际边界时检测高浓缩铀。明智的政策将基于效率和成本，以平衡的方式寻求所有这些途径。然而，美国目前的方法过于依赖可疑的探测器。联邦政府确实有计划将过剩的俄罗斯军用高浓缩铀“混合”成低浓缩铀，并用低浓缩燃料替换研究反应堆中的高浓缩铀燃料。美国也在帮助改善一些俄罗斯高浓缩铀库存的物理安全。但政府没有给予这些不属于国土安全的项目与门户监控项目同等的优先权。
试验表明，RPM和ASP目前都无法提供可靠的保护。国土安全部确实支持对其他先进探测方案的研究，例如用低能中子轰击集装箱或车辆的主动探测系统，从而产生γ辐射信号。去年，劳伦斯·利弗莫尔（Lawrence Livermore）推出了一种原型，该原型声称能够以较低的虚警率检测到一公斤以下的轻屏蔽铀碎片（见第102页方框）。加利福尼亚州托伦斯市的Rapiscan系统公司也在开发类似的方案。然而，这项技术必须商业化，成本也必须大大降低。尽管能量水平很低，辐射在一小时内就会消散，但公众和托运人对货物内容物会暴露在产生的伽马射线下的担忧也必须得到解决。劳伦斯·利弗莫尔（Lawrence Livermore）表示，到2009年，该公司可能会准备好一个系统进行商业评估。
国会现在可能正在讨论是否应该继续支持这一陷入困境、耗资数十亿美元的ASP项目。通过RPM和ASP，海关人员可能会抓到一名试图走私HEU的业余恐怖分子，但他们不太可能抓到像9/11恐怖分子穆罕默德·阿塔这样的老练特工。相反，美国政府应将更高的政策优先权放在确保和消除全球高浓缩铀来源上，在某些情况下，还应投入更多资金。政府还应寻求全球禁令，禁止高浓缩铀的商业用途，例如医疗用途的同位素生产和核反应堆设计实验，其中大多数可以使用低浓缩铀或粒子加速器进行。为了保护美国免受恐怖主义核袭击，该国应该制定一个更大、更有效的战略计划，以消除获取武器级材料的途径。
更多可探索内容
尖锐的核恐怖主义。 亚历山大·格拉泽（Alexander Glaser）和弗兰克·冯·希佩尔（Frank N.von Hippel）在《科学美国人》（Scientific American）第294卷第2期第56-63页；2006年2月。
2007年确保炸弹安全。 Matthew Bunn。哈佛
大学与核威胁倡议，2007年9月。
寻找隐藏的材料。 丹尼斯·斯劳特
《核新闻》，第43页；2007年11月。
边境辐射探测器再次延期。 罗伯特·奥哈罗（Robert O'Harrow，Jr.）
《华盛顿邮报》，A1页；2007年11月20日。
国际原子能机构维护的非法贩运数据库列出了涉及放射性材料的未经授权活动：http://www.iaea.org/NewsCenter/News/2007/itdb.html